CN109450137A - 具有自动弱磁结构的转子及永磁电机 - Google Patents

具有自动弱磁结构的转子及永磁电机 Download PDF

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吕佳明
刘志钢
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Abstract

本发明涉及永磁电机技术领域，尤其是涉及一种具有自动弱磁结构的转子及永磁电机；包括多个依次叠设的永磁体安装转盘单元；永磁体安装转盘单元上设有多个永磁体穿装通孔和导磁粉容置腔；相邻两永磁体穿装通孔之间通过导磁粉补偿通道连通；各所述导磁粉补偿通道均与所述导磁粉容置腔连通，且连通处均设有临界开关阀；转子高速转动时，所述导磁粉补偿通道与所述导磁粉容置腔间的连通，漏磁通增加，穿过气隙的磁通量降低，实现弱磁；转速降低，导磁粉受到的离心力逐渐降低，当该导磁粉补偿通道运动到最高点时，导磁粉回到所述导磁粉容置腔，穿过气息的磁通量值回到正常状态；实现了自动弱磁扩速，易于电机控制，同时可以提高电机效率与功率密度。

Description

具有自动弱磁结构的转子及永磁电机
技术领域
本发明涉及永磁电机技术领域，尤其是涉及一种具有自动弱磁结构的转子及永磁电机。
背景技术
永磁同步电机因其良好的工作性能优势目前受到广泛的应用，尤其是内置式永磁体因d轴与q轴电感不同，存在磁阻转矩，可有效提升电机的功率密度。然而，永磁电机也存在弊端，即在高速时需要弱磁，目前主要的技术手段是增加d轴电枢绕组电流来降低励磁磁通，这样会使得q轴电流分量减小，高速时转矩降低，电流没有被充分利用，同时使得电机损耗增加，效率降低。在电源容量一定的前提下，实现基速以上弱磁扩速不易实现，同时给电机控制器提出更高的要求，因此，需要寻求新的解决办法。
因此，针对上述问题本发明急需提供一种新的具有自动弱磁结构的转子及永磁电机。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的具有自动弱磁结构的转子及永磁电机，通过所述导磁粉补偿通道和所述临界开关阀，以解决现有技术中存在的弱磁扩速不易实现的技术问题。
本发明提供的一种具有自动弱磁结构的转子，包括多个依次叠设的永磁体安装转盘单元；沿各所述永磁体安装转盘单元的外围周向均匀布设多个用于穿装永磁体单元的永磁体穿装通孔；相邻两所述永磁体穿装通孔之间通过导磁粉补偿通道连通；在所述永磁体安装转盘单元内设有多个储有导磁粉的导磁粉容置腔；各所述导磁粉补偿通道均连通至少一个所述导磁粉容置腔；各所述导磁粉容置腔与所述导磁粉补偿通道的连通处均设有临界开关阀；各所述永磁体安装转盘单元上的所述永磁体穿装通孔一一对应连通，且形成永磁体穿装通槽，各所述永磁体穿装通槽上均对应穿装有永磁体单元。
进一步地，还包括控制器和多个分别对应设置于各所述导磁粉容置腔内的压力传感器；所述临界开关阀为电动阀；各所述压力传感器和各所述临界开关阀分别与所述控制器电连接。
进一步地，所述永磁体单元包括正永磁体和负永磁体；所述永磁体穿装通孔包括间隔设置的第一穿装通孔和第二穿装通孔；各所述正永磁体与各所述第一穿装通孔对应穿装，各所述负永磁体与各所述第二穿装通孔对应穿装；所述导磁粉补偿通道的两端分别与所述第一穿装通孔和所述第二穿装通孔连通。
进一步地，各所述导磁粉容置腔均对应设置于各所述导磁粉补偿通道的中心与所述永磁体安装转盘单元的圆心之间的连线上。
进一步地，所述导磁粉补偿通道包括与所述第一穿装通孔连通的第一导磁粉充粉孔，与所述第二穿装通孔连通的第二导磁粉充粉孔，和连通所述第一导磁粉充粉孔及所述第二导磁粉充粉孔的导通槽；所述导通槽与所述导磁粉容置腔连通，且所述临界开关阀设置于所述导通槽上。
进一步地，所述第一穿装通孔与所述第二穿装通孔呈角度设置。
进一步地，所述导磁粉容置腔的容积大于所述导磁粉补偿通道的容积。
进一步地，所述导磁粉容置腔为球形。
进一步地，各所述永磁体安装转盘单元的中部均设有转轴穿装通孔，各所述转轴穿装通孔对应贯通形成转轴穿装通槽，所述转轴通槽上穿装有转轴。
本发明还提供的一种永磁电机，包括如上任一所述具有自动弱磁结构的转子。
本发明与现有技术相比具有以下进步：
本发明提供的具有自动弱磁结构的转子采用包括多个依次叠设的永磁体安装转盘单元；所述永磁体安装转盘单元上设有多个永磁体穿装通孔和储有导磁粉的导磁粉容置腔；相邻两所述永磁体穿装通孔之间通过导磁粉补偿通道连通；各所述导磁粉补偿通道均连通至少一个所述导磁粉容置腔；各所述导磁粉容置腔与所述导磁粉补偿通道的连通处均设有临界开关阀；各所述永磁体安装转盘单元上的所述永磁体穿装通孔一一对应连通，且形成永磁体穿装通槽，各所述永磁体穿装通槽上均对应穿装有永磁体单元的设计；在所述永磁体安装转盘单元叠设后形成的转子高速转动时，所述临界开关阀打开，所述导磁粉补偿通道与所述导磁粉容置腔间的连通，所述导磁粉容置腔内的导磁粉在离心力的作用下进入所述导磁粉补偿通道，安装在所述永磁体穿装通槽上的永磁体单元漏磁通增加，穿过气隙的磁通量降低，达到弱磁目的；当转子转速逐渐降低时，所述导磁粉受到的离心力小于其自身的重力，当该导磁粉补偿通道运动到最高点时，导磁粉回到所述导磁粉容置腔，穿过气息的磁通量值回到正常状态；本发明实现了自动弱磁扩速，易于电机控制，同时可以提高电机效率与功率密度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中所述具有自动弱磁结构的转子的结构示意图(主视图)；
图2为本发明中所述具有自动弱磁结构的转子的结构示意图(左视图)；
图3为本发明中所述永磁体安装转盘单元的结构示意图(图1中A-A的剖视图)；
图4为本发明中所述具有自动弱磁结构的转子的结构示意图(图2中B-B的剖视图)；
图5为本发明中所述具有自动弱磁结构的转子低速运转时的示意图(图3中C的局部放大图)；
图6为本发明中所述具有自动弱磁结构的转子高速运转时的示意图(局部示意图)；
图7为本发明的电器连接框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本实施例中提供的具有自动弱磁结构的转子，包括多个依次叠设的永磁体安装转盘单元1；沿各所述永磁体安装转盘单元的外围周向均匀布设多个用于穿装永磁体单元3的永磁体穿装通孔11；相邻两所述永磁体穿装通孔之间通过导磁粉补偿通道4连通；在所述永磁体安装转盘单元内设有多个储有导磁粉的导磁粉容置腔2；各所述导磁粉补偿通道均连通至少一个所述导磁粉容置腔；各所述导磁粉容置腔与所述导磁粉补偿通道的连通处均设有临界开关阀401，所述临界开关阀用于在转子转速高于临界转速阈值时导通所述导磁粉补偿通道与所述导磁粉容置腔，在转子转速低于临界转速阈值时截断所述导磁粉补偿通道与所述导磁粉容置腔；各所述永磁体安装转盘单元上的所述永磁体穿装通孔一一对应连通，且形成永磁体穿装通槽，各所述永磁体穿装通槽上均对应穿装有永磁体单元；所述导磁粉容置腔为球形。
本发明提供的具有自动弱磁结构的转子采用包括多个依次叠设的永磁体安装转盘单元；所述永磁体安装转盘单元上设有多个永磁体穿装通孔和储有导磁粉的导磁粉容置腔；相邻两所述永磁体穿装通孔之间通过导磁粉补偿通道连通；各所述导磁粉补偿通道均连通至少一个所述导磁粉容置腔；各所述导磁粉容置腔与所述导磁粉补偿通道的连通处均设有临界开关阀；各所述永磁体安装转盘单元上的所述永磁体穿装通孔一一对应连通，且形成永磁体穿装通槽，各所述永磁体穿装通槽上均对应穿装有永磁体单元的设计；在所述永磁体安装转盘单元叠设后形成的转子高速转动时，所述临界开关阀打开，所述导磁粉补偿通道与所述导磁粉容置腔间的连通，所述导磁粉容置腔内的导磁粉在离心力的作用下进入所述导磁粉补偿通道，安装在所述永磁体穿装通槽上的永磁体单元漏磁通增加，穿过气隙的磁通量降低，达到弱磁目的；当转子转速逐渐降低时，所述导磁粉受到的离心力小于其自身的重力，当该导磁粉补偿通道运动到最高点时，导磁粉回到所述导磁粉容置腔，穿过气息的磁通量值回到正常状态；本发明实现了自动弱磁扩速，易于电机控制，同时可以提高电机效率与功率密度。
参见图3、图4、图5、图6、图7所示，本实施例还包括控制器和多个分别对应设置于各所述导磁粉容置腔内的压力传感器402；所述临界开关阀为电动阀；各所述压力传感器和各所述临界开关阀分别与所述控制器电连接。
参见图3、图4、图5、图6所示，本实施例中所述压力传感器402设置于所述导磁粉容置腔2的底壁上，随着转子转速的逐渐降低，导磁粉受到的离心力逐渐变小，当导磁粉的重力大于离心力时，该导磁粉容置腔转动至所述永磁体安装转盘单元的上端时，导磁粉受重力的作用会流回所述导磁粉容置腔，该导磁粉容置腔内导磁粉压于所述压力传感器上，且随着转子转速的降低，流回所述导磁粉容置腔的导磁粉逐渐增加，当达到一定的量(一般为90％以上)时，所述压力传感器受到的压力达到关闭压力时，所述控制器控制该压力传感器所对应的所述临界开关阀关闭，将导磁粉限制于该导磁粉容置腔内。
参见图2、图3、图5、图6所示，本实施例中所述永磁体单元包括正永磁体31和负永磁体32；所述永磁体穿装通孔包括间隔设置的第一穿装通孔101和第二穿装通孔102；各所述正永磁体与各所述第一穿装通孔对应穿装，各所述负永磁体与各所述第二穿装通孔对应穿装；所述导磁粉补偿通道的两端分别与所述第一穿装通孔和所述第二穿装通孔连通；各所述正永磁体与各所述负永磁体间隔交错设置。
参见图3、图5、图6所示，本实施例中各所述导磁粉容置腔均对应设置于各所述导磁粉补偿通道的中心与所述永磁体安装转盘单元的圆心之间的连线上，以方便导磁粉顺利流入所对应的所述导磁粉补偿通道内；各所述导磁粉容置腔与所述永磁体安装转盘单元的圆心之间的距离相同，所述临界开关阀打开时各所述导磁粉容置腔内的导磁粉可同时进入所述导磁粉补偿通道，实现有效弱磁。
参见图3、图5、图6所示，本实施例中所述导磁粉补偿通道包括与所述第一穿装通孔连通的第一导磁粉充粉孔41，与所述第二穿装通孔连通的第二导磁粉充粉孔42，和连通所述第一导磁粉充粉孔及所述第二导磁粉充粉孔的导通槽43；所述导通槽与所述导磁粉容置腔连通，且所述临界开关阀设置于所述导通槽上；所述第一导磁粉充粉孔和第二穿装通孔均倾斜设置，以利于导磁粉流通。
参见图2、图3、图5、图6所示，本实施例中所述第一穿装通孔与所述第二穿装通孔呈角度设置，以便产生较大气隙磁密。
本实施例中所述导磁粉容置腔的容积大于所述导磁粉补偿通道的容积；以确保注入各所述导磁粉补偿通道的导磁粉容量。
参见图1、图2、图3、图4所示，本实施例中各所述永磁体安装转盘单元的中部均设有转轴穿装通孔112，各所述转轴穿装通孔对应贯通形成转轴穿装通槽，所述转轴通槽上穿装有转轴111。
本实施例中所述控制器为奥思源品牌ASY-240型的永磁电机控制器，或上海电驱动股份有限公司的35KW驱动系统的控制器；此处所列仅为其可选择的品牌型号，并不对其品牌信号进行限定，本领域技术人员可以根据实际需要任意选择，此处不再过多赘述。
本实施例中所述压力传感器为MT品牌BF350型号的压力传感器，此处所列仅为其可选择的品牌型号，并不对其品牌信号进行限定，本领域技术人员可以根据实际需要任意选择，此处不再过多赘述。
本实施例中所述临界开关阀为现有技术，其结构和功能都是公知的，此处不再过多赘述。
本实施例中各所述压力传感器和各所述临界开关阀均与所述控制器无线连接，电控阀与控制器无线连接此为现有技术，此处不再过多赘述；压力传感器与控制器无线连接此为现有技术，此处不再过多赘述。
本实施例中所述导磁粉为铁镍基非晶合金或钴基非晶合金；铁镍基非晶合金和钴基非晶合金均具有导磁且不受磁力吸引的特点。
本实施例中各所述控制器控制各所述临界开关阀的打开的时间为当E0＝UN时，其中，E0为反电动势值，UN为输入额定电压。
本实施例还提供一种永磁电机，其特征在于，包括如上所述具有自动弱磁结构的转子。
下面对本实施例还提供的具有自动弱磁结构的转子实现弱磁的方法，进行简单描述：
当本发明提供的永磁电机的转子的反电动势值达到输入额定电压时；所述控制器向各所述临界开关阀发送打开指令，各临界开关阀导通所述导磁粉补偿通道与所述导磁粉容置腔，导磁粉进入导磁粉补偿通道，相邻两正永磁体与负永磁体间漏磁量增加，实现弱磁；
随着转子转速的逐渐降低，导磁粉受到的离心力逐渐变小，当导磁粉的重力大于离心力时，该导磁粉容置腔转动至所述永磁体安装转盘单元的上端时，导磁粉受重力的作用会流回所述导磁粉容置腔，该导磁粉容置腔内导磁粉压于所述压力传感器上，且随着转子转速的降低，流回所述导磁粉容置腔的导磁粉逐渐增加，当达到一定的量(一般为90％以上)时，所述压力传感器受到的压力达到关闭压力时，所述控制器控制该压力传感器所对应的所述临界开关阀关闭，将导磁粉限制于该导磁粉容置腔内。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种具有自动弱磁结构的转子，其特征在于，包括多个依次叠设的永磁体安装转盘单元；沿各所述永磁体安装转盘单元的外围周向均匀布设多个用于穿装永磁体单元的永磁体穿装通孔；相邻两所述永磁体穿装通孔之间通过导磁粉补偿通道连通；在所述永磁体安装转盘单元内设有多个储有导磁粉的导磁粉容置腔；各所述导磁粉补偿通道均连通至少一个所述导磁粉容置腔；各所述导磁粉容置腔与所述导磁粉补偿通道的连通处均设有临界开关阀；各所述永磁体安装转盘单元上的所述永磁体穿装通孔一一对应连通，且形成永磁体穿装通槽，各所述永磁体穿装通槽上均对应穿装有永磁体单元。
2.根据权利要求1所述具有自动弱磁结构的转子，其特征在于，还包括控制器和多个分别对应设置于各所述导磁粉容置腔内的压力传感器；所述临界开关阀为电动阀；各所述压力传感器和各所述临界开关阀分别与所述控制器电连接。
3.根据权利要求2所述具有自动弱磁结构的转子，其特征在于，所述永磁体单元包括正永磁体和负永磁体；所述永磁体穿装通孔包括间隔设置的第一穿装通孔和第二穿装通孔；各所述正永磁体与各所述第一穿装通孔对应穿装，各所述负永磁体与各所述第二穿装通孔对应穿装；所述导磁粉补偿通道的两端分别与所述第一穿装通孔和所述第二穿装通孔连通。
4.根据权利要求3所述具有自动弱磁结构的转子，其特征在于，各所述导磁粉容置腔均对应设置于各所述导磁粉补偿通道的中心与所述永磁体安装转盘单元的圆心之间的连线上。
5.根据权利要求4所述具有自动弱磁结构的转子，其特征在于，所述导磁粉补偿通道包括与所述第一穿装通孔连通的第一导磁粉充粉孔，与所述第二穿装通孔连通的第二导磁粉充粉孔，和连通所述第一导磁粉充粉孔及所述第二导磁粉充粉孔的导通槽；所述导通槽与所述导磁粉容置腔连通，且所述临界开关阀设置于所述导通槽上。
6.根据权利要求5所述具有自动弱磁结构的转子，其特征在于，所述第一穿装通孔与所述第二穿装通孔呈角度设置。
7.根据权利要求6所述具有自动弱磁结构的转子，其特征在于，所述导磁粉容置腔的容积大于所述导磁粉补偿通道的容积。
8.根据权利要求7所述具有自动弱磁结构的转子，其特征在于，所述导磁粉容置腔为球形。
9.根据权利要求8所述具有自动弱磁结构的转子，其特征在于，各所述永磁体安装转盘单元的中部均设有转轴穿装通孔，各所述转轴穿装通孔对应贯通形成转轴穿装通槽，所述转轴通槽上穿装有转轴。
10.一种永磁电机，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一所述具有自动弱磁结构的转子。
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