CN109905005A - 一种无需电机控制器的永磁同步电机的转子 - Google Patents

一种无需电机控制器的永磁同步电机的转子 Download PDF

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殷德军
张金龙
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Abstract

本发明公开了一种无需电机控制器的永磁同步电机的转子，所述转子包括转子铁芯、嵌入铁芯内且沿铁芯周向均匀布置的多个永磁体；所述永磁体可沿铁芯径向来回运动；所述铁芯内设有多个驱动机构，所述驱动机构与所述永磁体相连，用以驱动永磁体沿铁芯径向来回运动。通过调整转子中永磁体改变电机气隙磁密，实现了永磁同步电机无需电机控制器，降低了永磁同步电机成本，降低了永磁同步电机控制难度。

Description

一种无需电机控制器的永磁同步电机的转子
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别是一种无需电机控制器的永磁同步电机的转子。
背景技术
电机在工业生产中应用广泛，永磁同步电机结构简单，可靠性高，是一种高效率、高能量密度的环保低碳型电机，转子上无绕组，结构简单，运行可靠，适合高速运行和恶劣的工作环境。永磁同步电机通过定子旋转磁场和转子旋转磁场的相互作用输出转矩。现有技术中，永磁同步电机的转子中设置固定永磁体，定子中绕制三相绕组，电机控制器控制定子三相绕组中电流的大小，改变旋转磁场强度，以输出不同转矩。因此永磁同步电机都会配备电机控制器，由于电机控制器存在成本高，抗振能力差，控制难度大等缺陷，其不利于电机整体结构的优化和成本的降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无需电机控制器的永磁同步电机的转子，通过调整转子中永磁体改变电机气隙磁密，实现永磁同步电机无需电机控制器，降低永磁同步电机成本、降低永磁同步电机控制难度。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种无需电机控制器的永磁同步电机的转子，所述转子包括转子铁芯、嵌入铁芯内且沿铁芯周向均匀布置的多个永磁体；所述永磁体可沿铁芯径向来回运动；所述铁芯内设有多个驱动机构，所述驱动机构与所述永磁体相连，用以驱动永磁体沿铁芯径向来回运动。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本发明的无需电机控制器的永磁同步电机的转子，无需配备电机控制器，降低了小功率永磁同步电机整体成本，简化了电机结构。
(2)本发明的无需电机控制器的永磁同步电机的转子，通过设置位置可调整的永磁体，在电机定子电流不变的情况下，调整永磁体位置，改变电机气隙磁密大小，改变电机输出转矩变化，可以降低因定子电流变化而产生的损耗和电磁噪声。
(3)本发明的无需电机控制器的永磁同步电机的转子，转子永磁体位置可调，电机中定子电流无需变化，可以降低电机控制算法的难度。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明的无需电机控制器的永磁同步电机的转子沿轴向方向上的结构示意图。
图2(a-b)分别为永磁体驱动机构不同位置示意图。
图3为永磁体位置变化时电机输出转矩波形图。
具体实施方式
为了说明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
结合图1，本发明的一种无需电机控制器的永磁同步电机的转子，所述转子1包括转子铁芯10、嵌入铁芯内且沿铁芯周向均匀布置的多个永磁体12；所述永磁体12可沿铁芯径向来回运动；所述铁芯10内设有多个驱动机构14，所述驱动机构14与所述永磁体10相连，用以驱动永磁体12沿铁芯10径向来回运动。所述转子1中心设有通孔13。
进一步的，所述铁芯10上设有多个通槽11，所述通槽11沿铁芯10周向均匀布置，且沿铁芯10轴向贯穿铁芯10；所述驱动机构14、永磁体12均设置在通槽11内。
进一步的，所述驱动机构14为直线步进电机、液压缸、气缸、电动缸、丝杠机构等直线运行机构。
进一步的，所述转子铁芯10由导磁材料制成。转子铁芯10一般由硅钢片压制而成，硅钢片具有较大的磁导率，所述永磁体12由永磁材料制成。
本发明的一种无需电机控制器的永磁同步电机的转子，转子铁芯10磁导率很高，当永磁体12插设至转子铁芯10中时，整个转子1可以视为能够产生磁场的磁体。当电机通入幅值不变的三相交流电时，电机定子产生旋转磁场，该旋转磁场与转子1磁场相互作用，产生转矩，即永磁同步电机的电磁转矩。电机定子一般固定不动，则转子1能够在该电磁转矩的作用下发生旋转，输出动力。定子和转子1所产生的磁场的磁场强度较大时，永磁同步电机可以输出较大的电磁转矩；定子和转子1所产生的磁场的磁场强度较小时，永磁同步电机可以输出较小的电磁转矩。
结合图2(a-b)，当永磁体12朝向转子径向方向外侧运动，即永磁体12靠近电机气隙，使得永磁同步电机气隙减小，气隙磁阻变小，气隙磁密增强，在定子磁场不变的情况下，电机定子和转子1之间的相互作用增强，提高了永磁电机的输出转矩。当永磁体12朝向转子径向方向内侧运动，即永磁体12远离电机气隙，使得永磁同步电机气隙增大，气隙磁阻变大，气隙磁密减弱，在定子磁场不变的情况下，电机定子和转子1之间的相互作用减弱，减小了永磁电机的输出转矩。
结合图3，为发明者得到的永磁体处于径向方向两极限位置时电机输出转矩图，其中，虚线为永磁体12处于转子径向方向最内侧时电机输出转矩，此时永磁体12与定子之间距离最远，电机气隙磁密最小，电机输出转矩最小，实线为永磁体12处于转子径向方向最外侧时电机输出转矩，此时永磁体12与定子之间距离最近，电机气隙磁密最大，电机输出转矩最大。通过调整永磁体位置，实现了对电机输出转矩的控制。

Claims (5)

1.一种无需电机控制器的永磁同步电机的转子，其特征在于，所述转子包括转子铁芯(10)、嵌入铁芯内且沿铁芯周向均匀布置的多个永磁体(12)；所述永磁体(12)可沿铁芯径向来回运动；所述铁芯(10)内设有多个驱动机构(14)，所述驱动机构(14)与所述永磁体(10)相连，用以驱动永磁体(12)沿铁芯(10)径向来回运动。
2.根据权利要求1所述的无需电机控制器的永磁同步电机的转子，其特征在于，所述铁芯(10)上设有多个通槽(11)，所述通槽(11)沿铁芯(11)周向均匀布置，且沿铁芯(10)轴向贯穿铁芯(10)；所述驱动机构(14)、永磁体(12)均设置在通槽(11)内。
3.根据权利要求1所述的无需电机控制器的永磁同步电机的转子，其特征在于，所述驱动机构(14)为直线运行机构。
4.根据权利要求1所述的无需电机控制器的永磁同步电机的转子，其特征在于，所述直线运行驱动机构(14)为直线步进电机、液压缸、气缸、电动缸或丝杠机构。
5.根据权利要求1所述的无需电机控制器的永磁同步电机的转子，其特征在于，所述转子铁芯(10)由导磁材料制成。
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