CN212969397U - 弱磁调速永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种弱磁调速永磁同步电机，具有壳体，壳体中装有转轴、定子和永磁转子，定子固定连接在壳体上，永磁转子套装在转轴上，还包括磁调制环，磁调制环位于永磁转子和定子间，磁调制环包括两个转动连接在转轴上的端环及固定连接在端环间的若干磁调制块，永磁转子的一端固定连接有转子端板，磁调制环的一个端环固定连接在转子端板上。本实用新型磁调制转子和永磁转子固定在一起，共同对外输出功率，通过调整磁调制转子和永磁转子之间圆周方向的相对位置，可以调节永磁体磁路的短路程度，改变永磁体的漏磁程度能够扩大永磁电机的调速范围，从而实现永磁电机的弱磁调速，提高永磁电机对负载工况的适用性。

Description

弱磁调速永磁同步电机

技术领域

本实用新型属于同步电机技术领域，具体涉及一种弱磁调速永磁同步电机。

背景技术

永磁同步电机具有功率密度大、效率高、功率因数高等优点，在航天、军事、工业、汽车、家电领域得到越来越广泛的使用，尤其是稀土永磁材料的使用，使得永磁同步电机具有了远超其他电机的性能、体积和重量优势。然而，对于一些特殊应用领域，如调速变负载运行领域，为了使得电机在不同工况下都具有较高的功率密度，且能够有合理的电压利用率，从而保证控制系统的稳定性，需要对电机进行弱磁控制。通过弱磁控制，永磁电机最大能够获得约2.5 倍的弱磁扩速范围，大大提高了永磁电机在汽车主驱电机、高速电主轴等领域的适用性。然而，弱磁电流的引入，一定程度上降低了电机的功率因数，提高了绕组损耗，并且弱磁扩速范围较宽时，提高了电机控制的难度，所以传统电机无法通过调节提高弱磁扩速范围。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种弱磁调速永磁同步电机，其具有很大的弱磁扩速范围，能大大提高永磁电机对负载工况的适用性。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种弱磁调速永磁同步电机，具有壳体，所述壳体中装有转轴、定子和永磁转子，所述定子固定连接在壳体上，所述永磁转子套装在转轴上，还包括磁调制环，所述磁调制环位于所述永磁转子和所述定子间，所述磁调制环包括两个转动连接在转轴上的端环及固定连接在所述端环间的若干磁调制块，所述永磁转子的一端固定连接有转子端板，所述磁调制环的一个端环固定连接在转子端板上。

在上述技术方案中，所述永磁转子上均匀设置有若干永磁体，所述磁调制块的数量及相邻磁调制块间的间隙与永磁体的数量及相邻永磁体间的间隙一致。

在上述技术方案中，所述端环上具有螺钉及若干调节孔，所述端环通过螺钉固定连接在转子端板上。

在上述技术方案中，所述磁调制块为导磁材料制成，所述端环为非导磁材料制成。

在上述技术方案中，所述端环通过轴承装在转轴上。

在上述技术方案中，所述端环上均布有四个调节孔，所述调节孔为腰型孔。

本实用新型的有益效果是：本实用新型由普通永磁转子和磁调制转子嵌套而成，磁调制转子和永磁转子固定在一起，共同对外输出功率，但是两者之间圆周方向相对位置，可以进行调节。通过调整磁调制转子和永磁转子之间圆周方向相对位置，可以调节永磁体磁路的短路程度，改变永磁体的漏磁程度能够扩大永磁电机的调速范围，从而实现永磁电机的弱磁调速，提高永磁电机对负载工况的适用性。

附图说明

图1为本实用新型的主视剖视示意图；

图2为本实用新型的左视剖视示意图；

图3为本实用新型另一状态的左视剖视示意图；

图4为本实用新型中端环的主视示意图；

图5为转子位置与电动势的关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

另外，在本实用新型实施例的描述中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

如图1～4所示，一种弱磁调速永磁同步电机，具有壳体100，壳体100中装有转轴200、定子300和永磁转子400，定子300固定连接在壳体100上，永磁转子400套装在转轴200上，还包括磁调制环500，磁调制环500位于永磁转子 400和定子300间，磁调制环500包括两个转动连接在转轴200上的端环510 及固定连接在端环510间的若干磁调制块520，永磁转子400的一端固定连接有转子端板410，磁调制环500的一个端环510固定连接在转子端板410上。

如图2、3所示，永磁转子400上均匀设置有若干永磁体420，磁调制块520 的数量及相邻磁调制块520间的间隙与永磁体420的数量及相邻永磁体420间的间隙一致，这样调节更加方便，产生的电动势变化曲线更加容易控制。

如图1～3所示，端环510上具有螺钉511及若干调节孔512，端环510通过螺钉511固定连接在转子端板410上，将螺钉511装入调节孔512后，端环510 和永磁转子400通过两者之间转子端板410固定在一起；将螺钉512取下后，端环510与永磁转子400两者相互独立，就可以调整两者之间夹角。

磁调制块520为导磁材料制成，端环510为非导磁材料制成。

如图1所示，端环510通过轴承装在转轴200上。

如图4所示，端环510上均布有四个调节孔512，调节孔512为腰型孔，能很方便的进行调节。

具体实施时以一台6极27槽永磁同步电机为例，状态A为磁调制环转子与永磁转子同相位时(磁调制块中心线与永磁体中心线一致)，永磁转子永磁体利用率高，漏磁系数较低，电机的永磁体磁链较大，对外输出较大的转矩，适合电机低速段运行；状态B为磁调制环转子与永磁转子相差90度电角度时，永磁体产生磁链有一部分直接通过磁调制环形成闭合回路，永磁体利用率低，电机反电势降低，适合电机高速段运行。

两个位置处，电机的反电势波形对比如下图所示，其中图例“位置A”对应状态A所对应状态电机线反电动势波形，图例“位置B”对应状态B所对应状态电机线反电动势波形。

	位置A	位置B
			反电动势系数(Vp-p/krpm)	67.5	28.75
最大转矩(Nm)	7.34	3.92
			最大转速(r/min)	8000	10000

其中：1)最大转矩表示定子相电流有效值20A时对应电机的最大输出转矩；

2)最大转速表示定子电流有效值20A，超前导通角30°时，对应电机的最高运行转速；

显然，通过调整磁调制转子和永磁转子之间的相对位置，电机从本体结构上实现了弱磁控制，在相同母线电压、相同电流及弱磁条件下，显著提高了转子最高运行转速。从原理上证明了本专利内容是行之有效的。

最后应说明的是：以上上述的实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应上述的以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种弱磁调速永磁同步电机，具有壳体(100)，所述壳体(100)中装有转轴(200)、定子(300)和永磁转子(400)，所述定子(300)固定连接在壳体(100)上，所述永磁转子(400)套装在转轴(200)上，其特征在于：还包括磁调制环(500)，所述磁调制环(500)位于所述永磁转子(400)和所述定子(300)间，所述磁调制环(500)包括两个转动连接在转轴(200)上的端环(510)及固定连接在所述端环(510)间的若干磁调制块(520)，所述永磁转子(400)的一端固定连接有转子端板(410)，所述磁调制环(500)的一个端环(510)固定连接在转子端板(410)上。

2.如权利要求1所述的一种弱磁调速永磁同步电机，其特征在于：所述永磁转子(400)上均匀设置有若干永磁体(420)，所述磁调制块(520)的数量及相邻磁调制块(520)间的间隙与永磁体(420)的数量及相邻永磁体(420)间的间隙一致。

3.如权利要求1所述的一种弱磁调速永磁同步电机，其特征在于：所述端环(510)上具有螺钉(511)及若干调节孔(512)，所述端环(510)通过螺钉(511)固定连接在转子端板(410)上。

4.如权利要求1所述的一种弱磁调速永磁同步电机，其特征在于：所述磁调制块(520)为导磁材料制成，所述端环(510)为非导磁材料制成。

5.如权利要求1所述的一种弱磁调速永磁同步电机，其特征在于：所述端环(510)通过轴承装在转轴(200)上。

6.如权利要求4所述的一种弱磁调速永磁同步电机，其特征在于：所述端环(510)上均布有四个调节孔(512)，所述调节孔(512)为腰型孔。

Images