一种交流调磁型永磁同步电机及其方法技术

本发明专利技术提供了一种交流调磁型永磁同步电机及其方法，电机包括径向定子、轴向定子和内置式转子，内置式转子内置在径向定子中且与径向定子同轴放置，轴向定子有两个，分别放置于内置式转子的不同端部，所述径向定子和轴向定子内均设置有电枢绕组；内置式转子由两段结构相同的转子拼接而成，每段转子具有交错分布的多个肋部结构并与转子轭部相连，两段转子的肋部错开一定的角度，使两段转子的肋部呈现相反的磁极性。本发明专利技术电机充分的利用了转子端部、轮辐式永磁同步电机的肋部与轴系连接结构特点，利用固有结构与端部设计调磁支路，减小了端部漏磁效应并有效提升了永磁体利用率，克服了传统永磁同步电机拓宽功率密度困难与效率降低的缺点。降低的缺点。降低的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种交流调磁型永磁同步电机及其方法


[0001]本专利技术属于永磁同步电机
，涉及一种交流调磁型永磁同步电机及其方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]近年来，随着永磁材料耐高温性能的提高与价格的降低，永磁电机在国防、工业、农业与日常生活中得到了广泛的应用，正在向大功率化，高功能化和微型化方向发展，永磁电机的品种和应用领域不断扩大。
[0004]据专利技术人了解，现有永磁同步电机存在如下技术缺点：
[0005]永磁同步电机的永磁体磁动势固定，电机制成后主磁通便已确定，无法对电机的每极磁通进行控制，恒功率运行范围窄，调速范围不够宽泛。
[0006]按照弱磁时d轴磁通经过的路径不同，现有内置式转子结构的永磁同步电机可以分为两类，其中一类，当进行弱磁控制时，电枢绕组产生的d轴磁通会穿过电机的永磁体，引起永磁体不可逆退磁，另外一类，当进行弱磁控制时，电枢绕组产生的d轴磁通不经过永磁体闭合，但d轴电流产生的磁场强迫更多的转子磁通通过电机的端部和端盖闭合，显著增大了电机的漏磁通，而且由于电机端部磁阻通常比气隙磁阻大得多，因此，弱磁所需要的d轴电流较大，显著增加了电机功率逆变器的成本和绕组铜耗。

技术实现思路

[0007]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种交流调磁型永磁同步电机及其方法，本专利技术电机转子分为两段，两段转子结构完全相同且同轴连接，每段转子轭部具有p个肋部结构交替分布，两段转子肋部形成一定的错开角度，错开的角度与极数有关，为360/2p度，通过该设置使两段转子的肋部呈现相反的极性，两段转子的端轴部设计有半径不同的导磁辐条，导磁辐条与转子肋部直接相连，可将两段转子不同极性的肋部磁通引向转子两个端部，并在端部形成磁极性交替的轴向磁极，转子两侧端部设置有两个轴向定子。转子上设置有永磁体，永磁体通过“聚磁效应”在转子上形成磁极，转子永磁体所产生的磁通分为两部分，一部分直接通过径向气隙进入到径向定子中，形成径向主磁路，另一部分通过另一部分通过“转子肋部
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扇形导磁辐条
‑
轴向气隙”进入轴向定子中，形成轴向主磁路，径向磁路与轴向磁路为并联关系，通过调节并联磁路实现对电机磁通分布及电机运行状态的调节，可以有效拓宽电机的恒功率运行范围或提升电机的起动能力。相较于传统永磁同步电机，本专利技术电机充分的利用了转子端部、轮辐式永磁同步电机的肋部与轴系连接结构特点，利用固有结构与端部设计调磁支路，减小了端部漏磁效应并有效提升了永磁体利用率，克服了传统永磁同步电机拓宽功率密度困难与效率降低的缺点。
[0008]根据一些实施例，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种交流调磁型永磁同步电机，包括径向定子、轴向定子和内置式转子，所述内置式转子内置在径向定子中且与径向定子同轴放置，所述轴向定子有两个，分别放置于内置式转子的不同端部，所述径向定子和轴向定子内均设置有电枢绕组；
[0010]所述内置式转子由两段结构相同的转子拼接而成，每段转子具有交错分布的多个肋部结构并与转子轭部相连，两段转子的肋部错开一定的角度，使两段转子的肋部呈现相反的磁极性；
[0011]所述内置式转子内轴向设置有多个圆周分布的导磁辐条，各导磁辐条轴向延伸出内置式转子端部外侧；
[0012]每段转子上设置有多个永磁体，所述永磁体通过聚磁效应在每段转子上产生磁通，一部分通过每段转子的轭部直接面向径向气隙，形成径向磁极，另一部分到达转子端部，形成轴向磁极；
[0013]所述径向磁极的磁通通过径向气隙进入到径向定子中，所述轴向磁极的磁通通过轴向气隙进入到轴向定子中，与对应定子上电枢绕组产生的磁通相互作用，形成电机径、轴向主磁通，并产生驱动转矩或通过电枢绕组的调磁形成不同的电机磁场分布模式。
[0014]作为可选择的实施方式，所述径向定子由硅钢片叠压而成，所述径向定子包括定子槽、定子齿和定子轭部，所述径向定子槽内安放有电枢绕组；
[0015]所述轴向定子由硅钢片卷叠制成，所述轴向定子包括定子槽、定子齿和定子轭部，所述轴向定子槽内安放有电枢绕组。
[0016]作为可选择的实施方式，所述转子上有转子槽，转子槽内安放有永磁体，所述永磁体通过串并联组合实现聚磁效应，在转子上的径向方向与轴向方向产生磁极。
[0017]作为可选择的实施方式，每段转子的肋部结构为p个，p为电机的极对数，两段转子的肋部错开360/2p度的角度。
[0018]作为可选择的实施方式，所述内置式转子上永磁体所产生的磁通分为两部分，分别进入电机的径向定子与轴向定子，形成径向主磁通与轴向主磁通，径轴向磁路为并联关系，通过调节径、轴向电枢绕组的电流角度可调节并联磁路，并改变电机磁场分布状态。
[0019]作为进一步限定的实施方式，当电机径向定子电枢绕组施加d轴去磁电流时，转子永磁体所产生的磁通更多的进入轴向定子，电机恒功率运行速域拓宽，且具有一定转矩输出能力；当电机轴向定子电枢绕组施加d轴去磁电流时，转子永磁体所产生的磁通更多的进入径向定子，电机转矩输出能力增加。
[0020]更进一步的，通过控制径、轴向定子电枢绕组的电流角度控制各d轴去磁电流分量的占比，从而使电机获得不同的磁场分布状态与运行状态。
[0021]作为可选择的实施方式，所述电枢绕组为单层绕组，或为双层绕组；其中，电机相数m≥3，极对数p≥1。
[0022]一种交流调磁型永磁同步电机的转矩驱动方法，通过向径、轴向定子上的电枢绕组施加不同的电流来动态调节电机的运行时的主磁通及驱动转矩，以此实现对电机运行的动态控制。
[0023]作为可选择的实施方式，当电机起动过程或正常工作时，向电机端部轴向定子施加d轴去磁电流，向径向定子施加q轴电流产生驱动转矩，或电机径向定子、轴向定子均施加q轴电流。
[0024]作为可选择的实施方式，当电机需要进行弱磁运行时，向径向定子施加d轴去磁电流，向两个轴向定子施加q轴电流，转子上永磁体产生的磁通通过转子肋部
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转子导磁辐条
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轴向气隙的路径进入轴向定子。
[0025]作为可选择的实施方式，当电机需要高速运行式，通过轴向定子产生转矩，拓宽电机的恒功率运行范围。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0027]本专利技术电机的转子为轮辐式交错肋部内置式永磁转子，该转子结构与现有的内置式转子结构不同。现有内置式转子永磁体是固定的，永磁体确定之后，永磁转子的每极磁通便随之确定。本专利技术电机的永磁转子由两段转子组成，每段转子上均设置有交错的肋部结构并且与转子端轴部的导磁辐条连接，两段转子的肋部之间错开一定角度，从而使每段转子的肋部及导磁辐条的极性与另一段转子的肋部及导磁辐条的极性相反。两段转子的导磁辐条延伸至电机两侧端部之外，在转子两端部形成轴向磁极，转子两端部设置有两个轴向定子与之对应。所述转子上永磁体所产生的磁通分为两部分，一部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交流调磁型永磁同步电机，其特征是，包括径向定子、轴向定子和内置式转子，所述内置式转子内置在径向定子中且与径向定子同轴放置，所述轴向定子有两个，分别放置于内置式转子的不同端部，所述径向定子和轴向定子内均设置有电枢绕组；所述内置式转子由两段结构相同的转子拼接而成，每段转子具有交错分布的多个肋部结构并与转子轭部相连，两段转子的肋部错开一定的角度，使两段转子的肋部呈现相反的磁极性；所述内置式转子内轴向设置有多个圆周分布的导磁辐条，各导磁辐条轴向延伸出内置式转子端部外侧；每段转子上设置有多个永磁体，所述永磁体通过聚磁效应在每段转子上产生磁通，一部分通过每段转子的轭部直接面向径向气隙，形成径向磁极，另一部分到达转子端部，形成轴向磁极；所述径向磁极的磁通通过径向气隙进入到径向定子中，所述轴向磁极的磁通通过轴向气隙进入到轴向定子中，与对应定子上电枢绕组产生的磁通相互作用，形成电机径、轴向主磁通，并产生驱动转矩或通过电枢绕组的调磁形成不同的电机磁场分布模式。2.如权利要求1所述的一种交流调磁型永磁同步电机，其特征是，所述径向定子由硅钢片叠压而成，所述径向定子包括定子槽、定子齿和定子轭部，所述径向定子槽内安放有电枢绕组；所述轴向定子由硅钢片卷叠制成，所述轴向定子包括定子槽、定子齿和定子轭部，所述轴向定子槽内安放有电枢绕组。3.如权利要求1所述的一种交流调磁型永磁同步电机，其特征是，所述转子上有转子槽，转子槽内安放有永磁体，所述永磁体通过串并联组合实现聚磁效应，在转子上的径向方向与轴向方向产生磁极。4.如权利要求1所述的一种交流调磁型永磁同步电机，其特征是，每段转子的肋部结构为p个，p为电机的极对数，两段转子的肋部错开360/2p度的角度。5.如权利要求1或2或3或4所述的一种交流调磁型永磁同步电机，其特征是，所述内置式...

【专利技术属性】
技术研发人员：王道涵，许铖，彭晨，王秀和，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：