CN106451851A - 一种永磁同步电动机混合励磁结构 - Google Patents

Abstract

一种永磁同步电动机混合励磁结构，高矫顽力“V”型永磁体的中心轴上加一个半内置半表贴的低矫顽力永磁体，称高矫顽力“V”型永磁体为主永磁体，低矫顽力永磁体为副永磁体，主永磁体固定入转子铁芯工序如下：(1)、将分段磁钢有序插入V型槽内；(2)、将胶导入V型槽和磁钢的空气隙处；(3)将灌胶好的转子放在干燥处自然风干，副永磁体固定入转子铁芯工序如下：(1)、用热烘枪对磁钢固定齿和转子固定齿进行加热；(2)、在磁钢固定齿内侧和转子固定齿外侧均匀涂抹胶水；(3)、转子铁芯从水平态略微向上倾斜一个适当角度，将副永磁体由下至上斜插入转子铁芯内；(4)、将插好磁钢的永磁体放在干燥处自然风干。

Description

一种永磁同步电动机混合励磁结构

技术领域

本发明属于电机技术领域，特别涉及一种永磁同步电动机混合励磁结构。

背景技术

通过对永磁同步电动机的文献检索，为了保护永磁同步电动机的永磁材料不出现永久退磁，国内外学者研究了多种永磁体的排布结构，如内置式永磁体的“一”型、“V”型、双层永磁体，得出在产生最大转矩时，“一”型永磁体最容易产生退磁，在短路故障情况下，“V”型永磁体最容易产生退磁，而双层永磁体布置结构则在防退磁角度最不易退磁。

目前现有的这些技术都比较依赖于传感器和控制器在异常情况的下的可靠动作。高温、短路、过负载等恶劣情况都将导致永磁同步电动机永磁材料永久退磁，而这些情况仅仅依靠传感器和控制器来保护动作，具有较大的风险。同时这些结构的永磁体通过物理和化学的作用固定在铁芯内部，一旦出现永磁材料永久退磁，转子的铁芯和磁钢都将报废，造成巨大的损失。

发明内容

本发明提供好一种永磁同步电动机混合励磁结构。

一种永磁同步电动机混合励磁结构，高矫顽力“V”型永磁体的中心轴上加一个半内置半表贴的低矫顽力永磁体，

称高矫顽力“V”型永磁体为主永磁体，低矫顽力永磁体为副永磁体，主永磁体固定入转子铁芯工序如下：

(1)、将分段磁钢有序插入V型槽内；

(2)、将胶导入V型槽和磁钢的空气隙处；

(3)将灌胶好的转子放在干燥处自然风干，

副永磁体固定入转子铁芯工序如下：

(1)、用热烘枪对磁钢固定齿和转子固定齿进行加热；

(2)、在磁钢固定齿内侧和转子固定齿外侧均匀涂抹胶水；

(3)、转子铁芯从水平态略微向上倾斜一个适当角度，将副永磁体由下至上斜插入转子铁芯内；

(4)、将插好磁钢的永磁体放在干燥处自然风干。

副永磁体两侧呈现齿状，转子铁芯入磁钢处呈齿状。

主永磁体采用一类铷铁硼材料(XG196/96)，副永磁采用一类铝镍钴材料(FLN8)。

本发明实现对现有永磁同步电动机转子结构的改造，其创新点如下：

第一：将“V”型永磁体和“一”型永磁体进行结合设计，目的为了：A、在电动机出现失步的情况下，提高转矩，降低定转子的转速差，从而降低电枢绕组的去磁磁链，最终降低主永磁体在此失步情况下发生永久退磁的概率，起到保护主永磁体的作用。B、在额定最高转速下，可利用副永磁体的物理特性和所处的结构特性，结合混合励磁的控制策略，实现更为宽泛得弱磁扩速。

第二：副永磁体采用半内置、半表贴的设计，目的是方便更换，且更换的原因主要有：A、副永磁体出现永久退磁，且主永磁体未发生永久退磁，为达到原始设计要求，副永磁体需要更换。B、电机需要改变某类参数，同时在此模型下，通过改变副永磁体就可以达到效果，此时副永磁体需要更换。

具体地说，在高矫顽力“V”型永磁体的中心轴上加一个半内置半表贴的低矫顽力永磁体(称高矫顽力“V”型永磁体为主永磁体，低矫顽力永磁体为副永磁体)。实现1、利用副永磁体矫顽力低以及其同时具备的退磁硬特性低的特点，在电机运行出现失步的情况下，牺牲自身的磁性，提升电机转矩，从而提升转速，降低失步差，为控制器保护动作赢得时间，最终尽可能避免主永磁体出现永久退磁的情况；2、利用其特殊的机械结构，能够轻松实现副永磁体的拆装。

本技术方案通过对永磁同步电动机转子结构和磁钢结构的改造，在“V”型永磁体中轴线靠转子铁芯圆弧处增加一个副永磁体，在失步工况下对主永磁体进行防退磁保护。同时该种副永磁体得益于其半内置半表贴、与转子铁芯齿连接的结构，安装拆卸方便。

本发明在现有的“V”型永磁同步电动机的基础上，融入混合励磁的理念，并充分利用一类永磁材料所具备的矫顽力低、退磁硬特性低的特点，使电动机不仅能在失步情况下，提升转矩，减少失步差，为控制器保护动作赢得时间，同时便于更换。两者结合大大节约了成本。

附图说明

图1.本发明的永磁同步电动机转子整体结构示意图

图2.现有技术中永磁同步电动机转子铁芯截面图

图3.永磁同步电动机副永磁体拆装示意图

图4.永磁同步电动机副永磁体示意图

图5.永磁同步电动机转子铁芯安装副永磁体处示意图

图6.永磁同步电动机工作在副永磁体未退磁下转子转矩(5.6956N)效果图

图7.永磁同步电动机工作在副永磁体完全退磁下转子转矩(5.8070N)效果图

具体实施方式

本发明在永磁同步电动机转子上同时装设有“V”型永磁体和“一”型永磁体如附图1所示。原始的电机转子模型如附图2所示。副永磁体拆装示意模型如附图3所示。通过附图4可见副永磁体一侧呈现圆弧状，目的为了降低转子的偏心，通过附图4、附图5，可见副永磁体两侧呈现齿状，转子铁芯入磁钢处呈齿状，其目的是为了方便副永磁体入转子铁芯固定时，增加其机械固定的可靠性，减少化学材料的使用，为后期替换副永磁体提供了便利。

本发明的电机工作原理具体如下：

电动机正常工作，突然出现过负载，按照整机的设计流程，首先由速度传感器检测电机在某失步速率处震荡，然后将故障数据传入中央处理器，中央处理器处理数据，进而改变电枢电流，使定转子达到同步转速。本发明主要工作在传感器和中央处理器可靠动作的时间内，转子在某失步速率震荡，电枢绕组将因此产生一部分去磁磁链，由于副永磁体选择的是矫顽力低，退磁硬特性低的永磁材料，在这种较大的去磁磁链作用下，副永磁体表面磁密降低，(去磁磁链较大时，甚至会出现永久失磁，即磁钢表面磁密为零)，进而转子转矩提升，转子转速提升，定转子失步差减小，电枢绕组去磁磁链降低，对主永磁体的去磁作用减弱，实现保护主永磁体的目的。图6为永磁同步电动机副永磁体未出现失磁下转子转矩情况，图7为永磁同步电动机副永磁体出现失磁之后，转子转矩得到了提升后的情况。仿真表明，该发明能在失步情况下，仅通过结构的设计增加转子转矩，降低定转子失步差。

I、本发明设计了一种混合励磁的永磁同步电动机转子结构。磁钢共有两种，一种是“V”型排列的永磁体，共8个磁钢；一种是“一”型排列的永磁体，共四个磁钢。前者称之为主永磁体，后者称之为副永磁体，如图6，此仿真模型主永磁体采用一类铷铁硼材料(XG196/96)，副永磁采用一类铝镍钴材料(FLN8)。Ⅱ、主永磁体固定入转子铁芯工序如下：1、将分段磁钢有序插入V型槽内；2、将胶导入V型槽和磁钢的空气隙处；3将灌胶好的转子放在干燥处自然风干。Ⅲ、副永磁体固定入转子铁芯工序如下：1、用热烘枪对磁钢固定齿和转子固定齿进行加热；2、在磁钢固定齿内侧和转子固定齿外侧均匀涂抹胶水；3、转子铁芯从水平态略微向上倾斜一个适当角度，将副永磁体由下至上斜插入转子铁芯内。4、将插好磁钢的永磁体放在干燥处自然风干。

Ⅳ、生产合格的永磁同步电动机经故障使用后出现电机转子副永磁体永久退磁，且主永磁体未发生永久退磁情况，进厂返修，将失效的副永磁体拆除，并重复III的步骤。

Ⅴ、生产合格的永磁同步电动机根据实际需求的变化，需要更换副永磁体来改变参数，将失效的副永磁体拆除，重复III步骤。

Claims (3)

1.一种永磁同步电动机混合励磁结构，其特征在于，高矫顽力“V”型永磁体的中心轴上加一个半内置半表贴的低矫顽力永磁体，

称高矫顽力“V”型永磁体为主永磁体，低矫顽力永磁体为副永磁体，

主永磁体固定入转子铁芯工序如下：

(1)、将分段磁钢有序插入V型槽内；

(2)、将胶导入V型槽和磁钢的空气隙处；

(3)将灌胶好的转子放在干燥处自然风干，

副永磁体固定入转子铁芯工序如下：

(1)、用热烘枪对磁钢固定齿和转子固定齿进行加热；

(2)、在磁钢固定齿内侧和转子固定齿外侧均匀涂抹胶水；

(3)、转子铁芯从水平态略微向上倾斜一个适当角度，将副永磁体由下至上斜插入转子铁芯内；

(4)、将插好磁钢的永磁体放在干燥处自然风干。

2.如权利要求1所述的永磁同步电动机混合励磁结构，其特征在于，

副永磁体两侧呈现齿状，转子铁芯入磁钢处呈齿状。

3.如权利要求1所述的永磁同步电动机混合励磁结构，其特征在于，

主永磁体采用一类铷铁硼材料XG196/96，副永磁采用一类铝镍钴材料FLN8。