CN2231455Y - 一种永磁无刷同步电动机 - Google Patents

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Abstract

“永磁无刷同步电动机”属永磁电机，该电机的转子是在由径向铁心和位于其两侧与之平行且不相连的弧形铁心构成的在轴向具有开口的圆柱铁心的二空腔内，分别置入与空间相吻合的永久磁铁，在永久磁铁处于退磁通侧的极面上嵌装叠成辅助磁极，以削弱励磁场对永磁场的直接去磁作用，在径向铁心两侧的铁心开口处分别嵌有直流磁场补偿绕组，其与电子开关配合，能根据不同负载随机闭合或开路，实施磁补偿，调整磁力矩，该电机转矩稳定、承载力强。

Description

一种永磁无刷同步电动机
本实用新型涉及一种永磁电机。
现有的永磁无刷同步电机包括含励磁绕组的定子，含永久磁铁的转子，其永磁场没有磁场稳定自保部件，故电机的磁场稳定性较差，特别在起动或重载大电流情况下，极强的交变去磁场将导致永久磁铁严重退磁，而使电机力矩不足，丧失正常的承载能力，影响了永磁无刷同步电动机的普及应用。
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种抗退磁性强，永磁场稳定性好，并能随机自动调整转矩，承载力强的永磁无刷同步电动机。
为此目的，本实用新型的技术措施是：转子组成部分除有铁心，永久磁铁外，还包括迭层辅助磁极，直流磁场补偿绕组及半波整流电子开关，其转子铁心是由径向铁心和位于其两侧与之平行且相隔的弧形铁心构成的在轴向具有开口的圆柱铁心，在径向铁心和弧形铁心之间分别置入与空间相吻合的永久磁铁，其中，以永久磁铁磁极中心线为界，在处于退磁通一侧的弧形永磁极面上嵌装了由内层磁板和外层磁板组成的迭层辅助磁极，用以削弱退磁通量的去磁作用，一对直流磁场补偿绕组对称地嵌套在径向铁心两侧的铁心开口处，该补偿绕组与安置在转子端面的半波整流电子开关连接，当转速低于同步速时，补偿绕组经半波整流电子开关闭合，实现磁补偿，当转速达到同步速时，半波整流电子开关使补偿绕组开路，中止磁补偿，在铁心周沿向装置导条形成鼠笼绕组。
以下结合附图对本实用新型结构作进一步描述。
图1是本实用新型的纵截面视图；
图2是本实用新型的横截面视图；
图3是直流磁场补偿绕组嵌装于转子铁心示意图；
图4是本实用新型磁场磁力线分布图；
图5是半波整流电子开关电路图。
参照图1、图2，转子铁心是由径向铁心2a和位于其两侧与之平行且不相连的弧形铁心2b构成的在轴向具有开口的圆柱铁心，在径向铁心和弧形铁心之间分别置入与空间吻合的永久磁铁3，以永久磁铁磁极中心线A-A为界，在处于退磁通一侧的弧形永磁极面上嵌装了与永久磁铁同长度，由内层磁板4和外层磁板5组成的迭层辅助磁极，通常使迭成辅助磁极复盖2/3退磁通极面，内层磁板采用低磁饱和，有一定电阻率的材料制成，例如可用铍莫合金或铁的粉末合成，外层磁板由高磁饱和，高导磁率材料制成，如采用硅钢或矽钢，二个直流磁场补偿绕组6对称地嵌套在径向铁心两侧的铁心开口处(见图3)，该直流磁场补偿绕组与安置在转子端面的半波整流电子开关8相连，在铁心周向置有导条7形成鼠笼绕组，转轴1经轴承13a，13b支承在端盖14a，14b上，端盖又固定在定子磁轭10上，定子磁轭内壁压装了嵌有交流励磁绕组12的定子铁心9。
假设电机运行时，三相交流励磁绕组的电流流向如图2所示，转子按顺时针方向旋转，则形成的二极磁场分布情况参见图4，在电机上半部A-A中心线左侧的励磁场磁通Φ1a与永久磁场磁通Φ2方向一致，为增磁通，右侧的励磁场磁通Φ1b与永久磁场磁通Φ2方向相反，为退磁通，在电机下半部A-A中心线左侧的励磁场磁通Φ1b与永久磁场磁通Φ2方向相反，为退磁通，右侧励磁场磁通Φ1a与永久磁场磁通Φ2方向一致，为增磁通，即在图示AC范围的永磁极面为退磁通极面。退磁通将使永磁场减弱，而在退磁通极面装置了由高磁饱和、高导磁率的外层磁板和低磁饱和、有一定电阻率的内层磁板组成的迭层辅助磁极，则可使一部分退磁通经外层磁板直接返回定子铁心，另一部分进入内层磁板的退磁通，因在低磁密状态就磁饱和而产生磁涡流阻尼效应，被电热能耗和受排斥重返定子铁心，这样就避免了励磁场退磁通对永久磁铁的直接去磁作用，使电机永磁场的稳定性得到改善。
半波整流电子开关的电路如图5所示，它含主电路和控制电路二部分其主电路包括直流磁场补偿绕组6，整流二极管D4，滤波电容器C3，场效应管BG2及电感器L2。补偿绕组和二极管D4相串联，跨接于电容器C3两端，电容器C3的一端接场效应管BG2的漏极D，另一端经电感器L2接BG2的源极S。控制电路包括与直流磁场补偿绕组同槽放置的取样线圈6′，整流二极管D1，滤波电容器C1，稳压管D2，钳位电容器C2，取样放大三极管BG1，电感器L1及相应的电阻元件。取样线圈与二极管D1的串联电路和电容器C1并联，又跨接在稳压管D2和电容器C2相串联电路的两端，稳压管D2与电容器C2的接点接三极管BG1的基极b，稳压管D2的另一端接三极管BG1的集电极C，BG1的发射极e经电阻及电感器L1接BG2的栅极G。
工作时，主电路的闭合或开路受控于控制电路。当电机处于异步起动或重载，转速低于同步速时，取样线圈和直流磁场补偿绕组的感应电流分别经各自的二极管整流，电容器滤波，当取样线圈的输出电压上升到大于稳压管D2的击穿电压时，D2迅速导通，为BG1提供高电平偏压，促使导通并饱和，BG1输出的高电平信号又使场效应管BG2全导通，于是主电路闭合，半波直流电在直流磁场补偿绕组中环流，建立与永久磁场同方向的直流磁场，实施直流磁补偿，提供直流磁力矩。当电机正常负载，转速达同步速时，取样线圈的感应电流锐减，于是稳压管D2阻断，使BG1截止，BG2因失去信号也处截止状态而中止直流磁补偿。
本实用新型提供的永磁无刷同步电动机，由于在转子永久磁铁的退磁通极面装有迭层辅助磁极削弱励磁退磁通对永磁场的去磁影响，因而使电机永磁场的稳定性得到改善，又因为装置了直流磁场补偿绕组，其与半波整流电子开关配合，在不同负载下能随机自动实施磁补偿，调整直流磁力矩，故这种永磁电机具有稳定的转矩及强的承载能力。

Claims (4)

1.一种永磁无刷同步电动机，具有含励磁绕组的定子，含铁心、永久磁铁的转子，其特征在于转子还包括迭层辅助磁极，直流磁场补偿绕组及半波整流电子开关，其转子铁心是由径向铁心[2a]和位于其两侧与之平行且相隔的弧形铁心[2b]构成的在轴向具有开口的圆柱铁心，在径向铁心和弧形铁心间分别置入与空间相吻合的永久磁铁[3]，以永磁磁极中心线A-A为界，在处于退磁通一侧的弧形永磁极面上嵌装了由内层磁板[4]和外层磁板[5]组成的迭层辅助磁极，一对直流磁场补偿绕组[6]对称地嵌套在径向铁心两侧的铁心开口处，该补偿绕组与安在转子端面的半波整流电子开关[8]相连，在铁心的周向置有导条[7]形成鼠笼绕组。
2.按权利要求1所述的永磁无刷同步电动机，其特征在于迭成辅助磁极的内层磁板[4]是铍莫合金或铁的粉末合成，外层磁板[5]是硅钢或矽钢制成。
3.按权利要求1所述的永磁无刷同步电动机，其特征在于迭成辅助磁极复盖2/3退磁通极面。
4.按权利要求1所述的永磁无刷同步电动机，其特征在于所说的半波整流电子开关含主电路和控制电路二部分，其主电路包括直流磁场补偿绕组，整流二极管D4，滤波电容器C3，场效应管BG2及电感器L2，补偿绕组和二极管D4相串联，跨接于电容器C3两端，电容器C3的一端接场效应管BG2的漏极[D]，另一端经电感器L2接BG2的源极[S]，控制电路包括取样线圈，整流二极管D1，滤波电容器C1，稳压管D2，钳位电容器C2，三极管BG1，电感器L1及相应的电阻元件，取样线圈与二极管D1的串联电路和电容器C1并联，又跨接在稳压管D2和电容器C2相串联电路的两端，稳压管D2与电容器C2的接点接三极管BG1的基极[b]，稳压管D2的另一端接三极管BG1的集电极[C]，BG1的发射极[e]经电阻及电感器L1接BG2的栅极[G]。
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