双变极永磁同步电机制造技术

双变极永磁同步电机，是额定转速可变速电机，由可变极定子、可变极永磁转子、集电环电刷、支承部件、机壳和控制电路组成，特征在于：可变极定子电枢绕组流通三相交流电、二相交流电或直流电形成定子磁场，控制电路切换电枢电流实现定子极对数变极，可变极永磁转子采用永磁体和可变磁体形成转子磁场，控制电路切换可变磁体的励磁电流实现转子极对数变极，定子极对数与转子极对数同步变极，定子极对数等于转子极对数。子极对数。子极对数。

【技术实现步骤摘要】
双变极永磁同步电机


[0001]本专利技术涉及一种定子极对数与转子极对数同步变极的永磁同步电机。具体是定子电枢绕组流通三相交流电、二相交流电或直流电形成定子磁场，通过控制电路切换电枢电流来改变定子极对数，转子由永磁体和可变磁体形成转子磁场，通过电刷和控制电路切换可变磁体的励磁电流来改变转子极对数，定子极对数等于转子极对数。这就是双变极永磁同步电机。

技术介绍

[0002]电机的部件包括定子、转子、集电环电刷、支承部件、机壳和控制电路等。电机一般是圆柱状转子位于电机中心内部、圆环状定子位于外部包围转子，这是内转子径向磁通电机。拓扑技术可以实现圆柱状定子位于电机中心内部，圆环状转子位于外部包围定子，这是外转子径向磁通电机。拓扑技术还可以实现盘状定子位于电机一侧，盘状转子位于电机另一侧，定子转子均围绕电机轴转动，这是轴向磁通电机。拓扑技术还可以实现线状排列定子与线状排列转子相对平行运动的直线电机。所述拓扑技术是成熟技术。传统三相交流变极电机，其控制电路切换齿部绕组三相电枢电流来实现定子极对数变极，转子采用笼形感应转子自动形成与定子极对数相等的转子极对数；该电机效率不高。在本专利技术之前有2022年3月申报专利技术的《轭绕组多速单相交流电机》，其控制电路切换轭绕组单相电枢电流来实现定子极对数变极，转子采用笼形感应转子自动形成与定子极对数相等的转子极对数；该电机效率不高。在本专利技术之前有2022年3月申报专利技术的《三相轭绕组变极定子》，其控制电路切换轭绕组三相电枢电流来实现定子极对数变极，所匹配的转子采用笼形感应转子自动形成与定子极对数相等的转子极对数；该电机效率不高。在本专利技术之前有2022年3月申报专利技术的《双变极双馈异步电机》，其控制电路改变三相电枢电流来实现定子极对数变极，控制电路通过三套集电环电刷控制单相交流励磁转子，切换励磁电流实现交变磁场转子极对数变极，形成与定子极对数相等的转子极对数；由于消耗励磁电流且异步工作，该电机效率也不高。上述四种电机均为异步电机，电机效率均不高；要提高变极电机的效率，需要采用可变极永磁转子与可变极定子相匹配，可变极永磁转子上设置永磁体与可变磁体形成转子磁场，控制电路切换可变磁体的励磁电流来实现转子极对数变极，使转子极对数与定子极对数相等，形成双变极永磁同步电机。所述三相交流电为+a相、
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c相、+b相、
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a相、+c相和
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b相正弦交变电流，其中+a相、+b相和+c相这三相依次滞后120度电相位。所述二交流电为+a相、+b相、
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a相和
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b相正弦交变电流，这四相依次滞后90度电相位。所述直流电是在一步步长时间中不变的单向电流，在不同步长时间中可以为正电流或负电流。所述可变极永磁转子上的永磁体和可变磁体形成转子极对数的结构形式有halbach式、表面贴合式、表面嵌入式、内部径向式、内部切向式和CP式，CP式又称为单极性式。
[0003]本专利技术提出采用可变极永磁转子与可变极定子相匹配、同步变极，形成双变极永磁同步电机，就是要创新转子结构、创新电机结构、提高变极电机效率。电机行业需要双变极永磁同步电机。

技术实现思路

[0004]双变极永磁同步电机，由可变极定子、可变极永磁转子、集电环电刷、支承部件、机壳和控制电路组成。特征在于：可变极定子电枢绕组流通三相交流电、二相交流电或直流电形成定子磁场，控制电路切换电枢电流实现定子极对数变极；可变极永磁转子采用永磁体和可变磁体形成转子磁场，控制电路切换可变磁体的励磁电流实现转子极对数变极；定子极对数与转子极对数同步变极，定子极对数等于转子极对数。
[0005]可变极定子由定子铁芯和电枢绕组组成，均采用成熟技术。定子铁芯由轭部与齿部组成，采用软磁材料，如硅钢材料。电枢绕组由导线绕制而成，绕制形式包括轭绕组和齿部绕组，分别围绕定子铁芯的轭部和齿部绕制而成，流通三相交流电、二相交流电或直流电形成定子磁场，具有定子极对数。控制电路切换电枢电流实现定子极对数变极。电枢绕组采用齿部绕组是成熟技术，齿部绕组形成电枢磁场、切换电枢电流实现定子变极很常见。轭绕组形成电枢磁场的过程是，各轭绕组流通电枢电流形成轭部磁场，同向轭部磁场叠加、异向轭部磁场汇集，汇集在最近的齿部形成面向转子的齿部磁场就是电枢磁场。流通正向电流形成顺时针方向轭部磁场的轭绕组是正轭绕组。本专利技术说明书中的各实施例主要展示电枢绕组采用轭绕组，展示轭绕组切换电枢电流实现定子变极。
[0006]可变极永磁转子由转子铁芯、转子轴、磁体和励磁绕组组成。可变极永磁转子具有转子极对数。磁体由多块永磁体和多块可变磁体组成，可变磁体选择采用软磁材料或记忆永磁材料这两者之一。围绕每块可变磁体设置励磁绕组，励磁绕组通过集电环电刷与控制电路连接，励磁电流被控制电路控制，切换励磁电流可以切换可变磁体形成的磁场，从而改变转子极对数。可变磁体选择采用软磁材料时，通过持续的励磁电流形成可变磁场；可变磁体选择采用记忆永磁材料时，通过短时的励磁电流形成可变记忆磁场。多块永磁体形成不变的转子极对数，这是成熟技术。多块永磁体与多块可变磁体组合，形成可变的转子极对数，这是创新技术，此前没有这种转子极对数可变的永磁转子。所述永磁体采用硬磁材料，例如铁氧体材料或钕铁硼材料，具有永久励磁。所述软磁材料，例如硅钢材料。所述记忆永磁材料，例如铝镍钴材料。本专利技术不限定磁体形成转子极对数的结构形式，转子极对数被控制与定子极对数同步双变极即可。转子重心与转子轴线重合。
[0007]集电环电刷采用两套集电环电刷，包括选择采用普通集电环电刷和开关集电环电刷这两者之一，均为成熟技术。转子励磁绕组与控制电路通过集电环电刷形成电路连接。当可变磁体采用软磁材料时，集电环电刷采用普通集电环电刷。普通集电环电刷的电刷持续保持与集电环接触。控制电路通过普通集电环电刷持续给励磁绕组提供励磁电流使可变磁体形成持续磁场。当可变磁体采用记忆永磁材料时，集电环电刷采用开关集电环电刷。开关集电环电刷在电刷上设置机械开关控制电刷与集电环的接触与分离。当需要流通电流时，机械开关闭合，电刷与集电环接触，励磁绕组与控制电路连通；控制电路给励磁绕组提供短时励磁电流使记忆永磁材料形成记忆磁场。当不需要流通电流时，机械开关断开，电刷与集电环分离无摩擦，控制电路与励磁绕组不连通。
[0008]支承部件由轴承和支架等组成。机壳保护电机。均采用成熟技术。
[0009]控制电路控制电源通向定子电枢绕组的电枢电流，控制电路控制电源通向转子励磁绕组的励磁电流，使定子极对数与转子极对数同步变极，使定子极对数等于转子极对数。控制电路也控制开关集电环电刷上机械开关的闭合与断开。控制电路采用成熟技术。所述
电源采用成熟技术。
[0010]可变极定子按同步关系驱动可变极永磁转子，一种定子极对数的定子电枢磁场同步驱动具有相等转子极对数的可变极永磁转子。
[0011]传统三相交流变极电机、轭绕组多速单相交流电机和采用三相轭绕组变极定子的电机，采用笼形感应转子自动形成与定子极对数相等的转子极对数，实现转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.双变极永磁同步电机，由可变极定子、可变极永磁转子、集电环电刷、支承部件、机壳和控制电路组成，特征在于：可变极定子电枢绕组流通三相交流电、二相交流电或直流电形成定子磁场，控制电路切换电枢电流实现定子极对数变极，可变极永磁转子采用永磁体和可变磁体形成转子磁场，控制电路切换可变磁体的励磁电流实现转子极对数变极，定子极对数与转子极对数同时变极，定子极对数等于转子极对数；可变极定子由定子铁芯和电枢绕组组成，电枢绕组由导线绕制而成，包括轭绕组和齿部绕组，控制电路切换电枢电流实现定子极对数变极；可变极永磁转子由转子铁芯、转子轴、磁体和励磁绕组组成，其中磁体由多块永磁体和多块可变磁体组成，可变磁体选择采用软磁材料或记忆永磁材料这两者之一，围绕每块可变磁体设置励磁绕组，励磁绕组通过集电环电刷与控制电路连接，励磁电流被控制电路控制，切换励磁电流可以切换可变磁体形成的磁场，从而改变转子极对数；可变磁体选择采用软磁材料时，通过持续的励磁电流形成可变磁场；集电环电刷采用两套集电环电刷，选择采用普通集电环电刷和开关集电环电刷这两者之一，转子励磁绕组与控制电路通过集电环电刷相连接，当可变磁体采用软...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗灿，
申请(专利权)人：罗灿，
类型：发明
国别省市：