一种可变气隙式轴向磁通永磁同步电机制造技术

本发明专利技术涉及电机技术领域，具体公开了一种可变气隙式轴向磁通永磁同步电机，包括机壳、定子模块、转子模块和调节模块，转子模块包括非导磁固定盘、永磁体和转轴，非导磁固定盘同轴固定设置在转轴上，转轴转动设置在机壳内，非导磁固定盘上圆周阵列设置有多个凹槽，永磁体嵌入所述凹槽内，定子模块包括定子铁心和交流电枢绕组，定子铁心为盘状结构，定子铁心面向非导磁固定盘的一侧圆周阵列设置有多个安装柱，交流电枢绕组一一对应套设在安装柱上，调节模块设置在定子模块远离非导磁固定盘的一侧。本发明专利技术的优点是具有低速高推力密度、高速宽速度上限的优点，能够显著提升电机在电力牵引、主轴驱动、风力发电等宽调速范围型电机系统中适用性。系统中适用性。系统中适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种可变气隙式轴向磁通永磁同步电机


[0001]本专利技术涉及电机
，特别是一种可变气隙式轴向磁通永磁同步电机。

技术介绍

[0002]相比于传统异步电机、直流电机、开关磁阻电机和电励磁式同步电机，永磁同步电机具有结构简单、体积小、重量轻和效率高等优点。在永磁同步电机之中，轴向磁通永磁同步电机通过独特的磁路设计进一步有效地提升了转矩密度，受到了越来越多的关注，也具备着良好的应用前景。考虑到轴向磁通永磁同步电机中特殊的盘式转子结构和现有加工工艺，目前的轴向磁通永磁同步电机转子大多采用表贴式永磁体结构。该类转子中永磁体通常被粘贴于转子铁心表面或嵌入非导磁性转子固定盘之中。
[0003]当电机需要运行于基速以上时，现有轴向磁通永磁同步电机只能通过增强d轴去磁电流的弱磁方法来提高电机转速，然而表贴式永磁体直接串联于主磁路中，导致气隙磁阻数值很大，气隙磁场调节困难，转速拓展能力十分受限；另一方面，过大的d轴电流可能引起永磁体的不可逆退磁，导致电机运行性能的降低并损害电机的使用寿命。所以，现有轴向磁通永磁同步电机很难在宽速度范围内运行。
[0004]为实现永磁电机内部磁场的自由调节，国内外研究学者提出的主要解决方法有：
①
直接调磁，由持续或瞬间的负向定子直轴电流产生的磁场将直接削弱电机的永磁磁场，常用于变速驱动永磁同步电机和记忆合金电机；
②
混合励磁，采用电励磁和永磁体并存的磁场调节方式，改变励磁电流的大小和方向即可调节电机内部磁场强弱；
③
机械调磁，利用附加机械调磁装置的运动实现电机内部磁场的调节。在混合励磁电机中，励磁装置的存在使电机结构趋于复杂，并将产生附加励磁损耗，且永磁体在一定程度上有退磁风险等。机械调磁法以普通永磁电机为基础，通过设置附加机械调磁装置实现电机内部磁场的调节，无需改变电机本体结构，且无励磁损耗，在一定程度上可克服混合励磁电机结构复杂和效率较低等缺点。
[0005]综上，尽管现有轴向磁通永磁同步电机的转矩密度、转矩品质、功率因数等均已具备较高水平，但其弱磁调速能力的缺点极大的限制了该类电机在电力牵引、主轴驱动、风力发电等宽调速范围型电机系统中的进一步应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种可变气隙式轴向磁通永磁同步电机，通过合理的结构设计，为轴向磁通永磁同步电机提供气隙长度可按需调整的能力，提高电机的弱磁调速能力，在最大程度发挥轴向磁通永磁同步电机转矩密度大、功率密度高优势的同时显著提高电机的转速上限，有效拓展轴向磁通电机在电力牵引、主轴驱动、风力发电等宽调速范围型电机系统中适用性。
[0007]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种可变气隙式轴向磁通永磁同步电机，包括机壳、定子模块、转子模块和调节模块，所述的转子模块包括非导磁固定盘、永磁体
和转轴，所述的非导磁固定盘同轴固定设置在转轴上，所述的转轴转动设置在机壳内，所述的非导磁固定盘上圆周阵列设置有多个凹槽，多个所述的永磁体一一对应嵌入所述凹槽内，两个所述的定子模块分别设置在非导磁固定盘的两侧，所述的定子模块包括定子铁心和交流电枢绕组，所述的定子铁心为盘状结构，所述定子铁心面向非导磁固定盘的一侧圆周阵列设置有多个安装柱，多个所述交流电枢绕组一一对应套设在所述安装柱上，所述的调节模块设置在定子模块远离非导磁固定盘的一侧用于调节定子模块与转子模块之间的气隙距离。
[0008]具体的，所述的调节模块包括电磁铁、导向柱、电磁铁背铁筒和调节永磁体，所述的定子铁心固定在所述电磁铁背铁筒上，所述电磁铁背铁筒与机壳滑动连接，所述的机壳两端设置有端盖，所述的电磁铁固定在所述端盖上，所述的电磁铁背铁筒面向端盖的一侧设置有安装槽，多个所述调节永磁体嵌入所述安装槽内，所述的导向柱固定在所述端盖上，所述的导向柱上套设有复位弹簧，所述调节永磁体上设置有导向孔，所述的导向柱与导向孔滑动连接，所述的复位弹簧一端与端盖连接，另一端与调节永磁体连接。
[0009]具体的，所述的导向孔设置在两个调节永磁体的相交处。
[0010]具体的，所述的机壳内设置有限位台阶。
[0011]本专利技术具有以下优点：通过改变定子模块一侧的调节模块的电磁铁中的绕组的通电电流的大小和方向，改变电磁铁芯柱与电磁铁磁体间的吸引与排斥关系，带动轴向磁通永磁同步电机定子沿轴向运动，改变电机机械气隙的大小，通过机械气隙的改变，电机在低速工况下可具备小气隙、高气隙磁通密度、高交链磁通量、高电动势、高推力密度的特点；在高速工况下可具备大气隙、低气隙磁通密度、低交链磁通量、低电动势、宽速度上限的特点。
附图说明
[0012]图1 为本专利技术的电机整体结构示意图；图2 为本专利技术的电机爆炸结构示意图；图3 为本专利技术的电机剖视结构示意图；图4 为本专利技术的电机内结构示意图；图5 为本专利技术的转子模块结构示意图；图6 为本专利技术的非导磁固定盘结构示意图；图7 为本专利技术的定子铁心结构示意图；图8 为本专利技术的定子模块结构示意图；图9 为本专利技术的电磁铁背铁筒结构示意图；图中：1
‑
机壳，101
‑
限位台阶，2
‑
转轴，3
‑
端盖，4
‑
导向柱，5
‑
复位弹簧，6
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电磁铁，7
‑
调节永磁体，8
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电磁铁背铁筒，81
‑
安装槽，9
‑
非导磁固定盘，91
‑
凹槽，10
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永磁体，11
‑
交流电枢绕组，12
‑
定子铁心，121
‑
安装柱。
具体实施方式
[0013]为了使本专利技术的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不
用于限定本专利技术，即所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0014]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0015]需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”，“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程，方法，物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程，方法，物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可变气隙式轴向磁通永磁同步电机，其特征在于：包括机壳（1）、定子模块、转子模块和调节模块，所述的转子模块包括非导磁固定盘（9）、永磁体（10）和转轴（2），所述的非导磁固定盘（9）同轴固定设置在转轴（2）上，所述的转轴（2）转动设置在机壳（1）内，所述的非导磁固定盘（9）上圆周阵列设置有多个凹槽（91），多个所述的永磁体（10）一一对应嵌入所述凹槽（91）内，两个所述的定子模块分别设置在非导磁固定盘（9）的两侧，所述的定子模块包括定子铁心（12）和交流电枢绕组（11），所述的定子铁心（12）为盘状结构，所述定子铁心（12）面向非导磁固定盘（9）的一侧圆周阵列设置有多个安装柱（121），多个所述交流电枢绕组（11）一一对应套设在所述安装柱（121）上，所述的调节模块设置在定子模块远离非导磁固定盘（9）的一侧用于调节定子模块与转子模块之间的气隙距离。2.根据权利要求1所述的一种可变气隙式轴向磁通永磁同步电机，其特征在于：所述的调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小宝，周羽，胡佳，
申请(专利权)人：成都优霓沃斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：