CN107123503B - 一种永磁电机转子充磁的预调控装置 - Google Patents

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Abstract

一种永磁电机转子充磁的预调控装置属于永磁电机转子技术领域，尤其涉及一种永磁电机转子充磁的预调控装置。本发明提供一种可克服现有永磁转子充磁方法中磁畴排列不充分的不足之处，有益于改善充磁效果，提高永磁电机性能的永磁电机转子充磁的预调控装置。本发明包括预充磁控制器和充磁机，其结构要点充磁机包括充磁线圈和截面为环形带极靴的柱状铁心；充磁线圈嵌在柱状铁心上；所述预充磁控制器包括可变线性电感L1、可变线性电容C1、可变线性电容C2、可变线性电阻R和有源非线性电阻RN，可变线性电感L1一端分别与可变线性电阻R一端、可变线性电容C2一端、开关K一端相连。

Description

一种永磁电机转子充磁的预调控装置
技术领域
本发明属于永磁电机转子技术领域，尤其涉及一种永磁电机转子充磁的预调控装置。
背景技术
目前，永磁电机以其轻型化、高性能化、高效节能等诸多特点，应用日益广泛；同时，永磁电机在振动和噪声方面存在的问题也备受关注，永磁转子建立的气隙磁场的特征是影响永磁电机振动和噪声的关键因素。
现有永磁电机转子在电机内建立的气隙磁场难以做到正弦波，其中存在大量谐波成分，因此增加了电动机的铜耗、铁耗和杂耗，效率下降、温升升高、振动噪声大。此外，谐波磁场还会产生脉振电磁转矩而引起转速振荡，影响运行稳定性、可靠性和使用寿命，直接影响永磁电机的使用和推广。如何降低永磁转子产生气隙磁场的谐波，已经成为制约提升永磁电机性能的关键核心技术。
2014.09.17申请的发明专利“一种永磁转子正弦充磁方法和装置”(申请号：CN2014104726101、公布号：CN104319060A、公布日：2015.01.28)和同日申请的实用新型专利“永磁转子正弦充磁装置”(申请号：CN201420532675.6、授权公布号：CN 204361868 U、授权公布日：2015.05.27)，公布了一种永磁转子正弦充磁方法和装置，两个充磁极与永磁转子的接触表面被分割成2m个关于充磁极几何中心线即NS极交界线对称的弧线段，每个充磁极上的弧线段的宽度和间隔分别成正弦比例关系，该充磁极在永磁转子成型过程中对永磁磁粉施加磁场作用，使得永磁磁粉材料内部磁畴发生调控性排列，从而使在永磁转子成型后装入电机时产生的气隙磁场波形更加接近正弦波。
2016.04.26申请的发明专利“一种永磁转子低谐波充磁方法和装置”(申请号：CN201610264517.0、公布号：CN105762999A、公布日：2016.07.13)和同日申请的实用新型专利“永磁转子低谐波充磁装置”(申请号：CN201620360485.X、授权公布号：CNCN205829410U、授权公布日：2016.12.21)，公布了一种永磁转子低谐波充磁方法和装置，每个磁极性的充磁头由m个相等圆心角的齿状充磁极构成，每个充磁极占在的位置角配合充磁极上的充磁线圈和充磁电流产生的充磁磁势成低谐波调制比例关系，该充磁极在永磁转子成型过程中对永磁磁粉施加磁场作用，使得永磁磁粉材料内部磁畴发生调控性排列，使永磁转子装入电机时产生气隙磁场的谐波含量更低。是一种改进型充磁方法和装置。
但是，这种方法和装置中充磁安匝是直流脉冲形态的，由于永磁磁粉材料内部磁畴存在相互影响和制约作用，一些磁畴仅靠直流充磁安匝的作用难以激活、转向和有效排序，可能存在影响专利技术效果的不足。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种可克服现有永磁转子充磁方法中磁畴排列不充分的不足之处，有益于改善充磁效果，提高永磁电机性能的永磁电机转子充磁的预调控装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括预充磁控制器和充磁机，其结构要点充磁机包括充磁线圈和截面为环形带极靴的柱状铁心；充磁线圈嵌在柱状铁心上；
所述预充磁控制器包括可变线性电感L1、可变线性电容C1、可变线性电容C2、可变线性电阻R和有源非线性电阻RN，可变线性电感L1一端分别与可变线性电阻R一端、可变线性电容C2一端、开关K一端相连，开关K另一端与充磁线圈L2一端相连，可变线性电阻R另一端分别与可变线性电容C1一端、有源非线性电阻RN一端相连，可变线性电感L1另一端、可变线性电容C1另一端、可变线性电容C2另一端、有源非线性电阻RN另一端、充磁线圈L2另一端接地。
作为一种优选方案，本发明所述铁心的轴向长度与永磁转子的轴向长度相等。
本发明有益效果。
如图3所示，本发明预充磁控制器电路是一个变形蔡氏电路，电路中电感L1和电容C2构成了一个LC振荡电路，有源非线性电阻RN(蔡氏二极管)和可变线性电容C1组成了一个有源RC滤波电路，它们通过一个可变线性电阻R进行耦合，形成了典型的能产生复杂混沌现象的非线性蔡氏电路。如此，在充磁线圈上施加一种具有时间混沌特性的电压或者电流，使得充磁磁场具有混沌态，从而激活永磁转子内全体磁畴实现均匀排布，为正式充磁做好准备，即实现充磁的预调控。
本发明使用时，永磁转子置于本发明铁心内，闭合开关K对永磁转子进行预调控后，将转子从铁心中取出，再进行正式充磁即可。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1为本发明永磁转子充磁的预调控装置图。
图2为本发明永磁转子充磁预调控实施例充磁机示意图。
图3为本发明永磁转子充磁预调控实施例电路图。
图4为本发明永磁转子充磁预调控实施例电压波形曲线。
图中：1为铁心，2为永磁转子，3为充磁线圈。
具体实施方式
如图所示，本发明包括预充磁控制器和充磁机，充磁机包括充磁线圈和截面为环形带极靴的柱状铁心；充磁线圈嵌在柱状铁心上；
所述预充磁控制器包括可变线性电感L1、可变线性电容C1、可变线性电容C2、可变线性电阻R和有源非线性电阻RN，可变线性电感L1一端分别与可变线性电阻R一端、可变线性电容C2一端、开关K一端相连，开关K另一端与充磁线圈L2一端相连，可变线性电阻R另一端分别与可变线性电容C1一端、有源非线性电阻RN一端相连，可变线性电感L1另一端、可变线性电容C1另一端、可变线性电容C2另一端、有源非线性电阻RN另一端、充磁线圈L2另一端接地。
预充磁控制器电路参数的配置使该电路的最大Lyapunov指数大于零。
如图3所示，通过开关K将呈现混沌态的电压uc2施加到充磁线圈，即大小电感L2上形成uL2，电压uL2的波形曲线如图4所示。
所述铁心的轴向长度与永磁转子的轴向长度相等；充磁磁场均匀，充磁效果好。
本发明预充磁控制器产生具有混沌特征的电压或者电流为充磁机线圈供电，充磁线圈产生磁势通过铁心生成预充磁磁场，对永磁转子施加混沌态磁场调控，激活永磁转子内磁畴进行均布排列，为后续正式充磁做好准备。
为了益于永磁磁粉材料内部磁畴的预充磁调控，当开关K闭合之后，原来呈现混沌态的控制电路的混沌特征可能发生改变，为此可以通过调整可变线性电感L1、可变线性电容C1、C2、可变线性电阻R和非线性电阻RN来调控预充磁控制器电路的特性，使得调整后的充磁电路的最大Lyapunov指数仍然大于零，以适应预充磁的需要。
工程应用实施中，可以考虑用充磁线圈的等效电感L2替代电感L1，并通过调整电路中其它元件参数使L2上的电压或者电流呈现混沌态，即用充磁线圈的等效电感L2替代电感L1后充磁电路的最大Lyapunov指数仍然大于零，从而简化相关电路，益于降低成本。
上述实施例是两极整体永磁转子预充磁调控方法和装置，可推广适用于多极情况，也可以用于单块磁钢的预充磁调控。
下面为采用本发明对永磁电机转子进行预调控和未采用本发明进行预调控相关参数对比表。
某型号洗衣机排水泵电机永磁转子磁性能改善情况。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种永磁电机转子充磁的预调控装置，包括预充磁控制器和充磁机，其特征在于充磁机包括充磁线圈和截面为环形带极靴的柱状铁心；充磁线圈嵌在柱状铁心上；
所述预充磁控制器包括可变线性电感L1、可变线性电容C1、可变线性电容C2、可变线性电阻R和有源非线性电阻RN，可变线性电感L1一端分别与可变线性电阻R一端、可变线性电容C2一端、开关K一端相连，开关K另一端与充磁线圈L2一端相连，可变线性电阻R另一端分别与可变线性电容C1一端、有源非线性电阻RN一端相连，可变线性电感L1另一端、可变线性电容C1另一端、可变线性电容C2另一端、有源非线性电阻RN另一端和充磁线圈L2另一端接地。
2.根据权利要求1所述一种永磁电机转子充磁的预调控装置，其特征在于所述铁心的轴向长度与永磁转子的轴向长度相等。
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