專利名稱：異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子和使用其的異步起動永磁電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永磁電機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及，異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子和使用其的異步起動永磁電機(jī)。
背景技術(shù)：
通常，諸如無刷DC電機(jī)的永磁電機(jī)具有安裝在轉(zhuǎn)子芯部上的永磁體以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力。典型地，永磁電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子以及端蓋等部件。定子是永磁電機(jī)的固定部分，用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，主要由定子鐵芯、定子繞組等部件組成。轉(zhuǎn)子是永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)動部分，由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等部件組成，其作用是在旋轉(zhuǎn)磁場作用下獲得轉(zhuǎn)動カ矩?；谵D(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中繞組的設(shè)置方式,永磁電機(jī)被分為鼠籠式永磁電機(jī)和繞線式永磁電機(jī)。鼠籠式永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子用銅條等安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)，兩端用端環(huán)焊接。在現(xiàn)有的異步起動永磁電機(jī)中存在下述問題:為了提高起動轉(zhuǎn)矩，就會在一定程度上降低永磁電機(jī)牽入同步的能力和穩(wěn)定運(yùn)行時的性能(例如效率、功率因數(shù))；反之，要提高牽入同步的能力和穩(wěn)定運(yùn)行時的性能，就會降低起動轉(zhuǎn)矩。目前的解決上述問題的方法之ー是平衡永磁電機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩、牽入同步的能力和穩(wěn)定運(yùn)行的性能，且選用適當(dāng)?shù)挠来朋w用量。鑒于上述的永磁電機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩、牽入同步的能力和穩(wěn)定運(yùn)行能力之間的相互約束或相互制衡的關(guān)系。確有需要提供ー種新型的異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其既能夠提高異步起動永磁電機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩，又可以提高異步起動永磁電機(jī)的牽入同步能力和穩(wěn)定運(yùn)行能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的g在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題和缺陷的至少ー個方面。相應(yīng)地，本發(fā)明的目的之ー是提供ー種新型的異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其既能夠提高異步起動永磁電機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩，又可以提高異步起動永磁電機(jī)的牽入同步能力和穩(wěn)定運(yùn)行能力。本發(fā)明的另一目的是提供ー種使用上述的轉(zhuǎn)子的異步起動永磁電機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的ー個方面，提供了ー種用于異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括:轉(zhuǎn)子鐵芯；多個永磁體，所述多個永磁體被沿著相對于所述轉(zhuǎn)子中心的圓周間隔地設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)部；至少ー個磁通開關(guān)，設(shè)置在所述相鄰永磁體之間且靠近所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓周，所述磁通開關(guān)能夠改變所述相鄰永磁體之間的磁通回路。進(jìn)ー步地，所述磁通開關(guān)包括銜鐵、一部分轉(zhuǎn)子鐵芯、纏繞到所述一部分轉(zhuǎn)子鐵芯上的轉(zhuǎn)子繞組、和連接所述銜鐵和所述一部分轉(zhuǎn)子鐵芯的彈簧件。 進(jìn)ー步地，所述銜鐵是圓弧形，所述每個永磁體是圓弧形，所述銜鐵對應(yīng)地沿所述永磁體的圓周設(shè)置在所述永磁體之間但與對應(yīng)的永磁體間隔開ー距離，以與所述多個永磁體形成一個圓筒結(jié)構(gòu)。
進(jìn)ー步地，所述銜鐵是圓弧形，所述每個永磁體是長方體形，所述銜鐵對應(yīng)地設(shè)置在所述永磁體之間但與對應(yīng)的永磁體間隔開ー距離，以與所述多個永磁體形成ー個圓環(huán)結(jié)構(gòu)。進(jìn)ー步地，所述銜鐵能夠在處干與所述永磁體在同一圓周上的第一位置和比第一位置更靠近所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓周的第二位置之間移動。進(jìn)ー步地，所述一部分轉(zhuǎn)子鐵芯沿著所述轉(zhuǎn)子的外圓周設(shè)置且在其與彈簧件連接的一側(cè)設(shè)置成凹槽，所述彈簧件被容納在所述凹槽中。進(jìn)ー步地，所述凹槽具有兩個臂，每個臂上纏繞有轉(zhuǎn)子繞組。進(jìn)ー步地，所述第二位置為所述弧形銜鐵的兩端與所述轉(zhuǎn)子鐵芯的凹槽的兩個臂的頂部接觸所處的位置。進(jìn)ー步地，在對所述轉(zhuǎn)子繞組通電且在銜鐵與所述一部分轉(zhuǎn)子鐵芯之間產(chǎn)生相應(yīng)的磁力時，所述銜鐵通過所述磁力克服彈簧件的反作用カ以使所述銜鐵離開所述第一位置到達(dá)所述第二位置，實(shí)現(xiàn)所述磁通開關(guān)的閉合。進(jìn)ー步地，在所述轉(zhuǎn)子繞組斷電時，彈簧件的反作用力能夠?qū)⑺鲢曡F從所述第二位置推動至所述第一位置，實(shí)現(xiàn)所述磁通開關(guān)的斷開。進(jìn)ー步地，所述轉(zhuǎn)子繞組通過設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子中心處的轉(zhuǎn)軸上的滑環(huán)實(shí)現(xiàn)通電或斷電。進(jìn)ー步地，所述轉(zhuǎn)子還包括沿著所述轉(zhuǎn)子外圓周間隔地設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部的多個轉(zhuǎn)子籠，用于產(chǎn)生異步起動轉(zhuǎn)矩。進(jìn)ー步地，所述多個永磁體為四個永磁體，所述至少ー個磁通開關(guān)為四個磁通開關(guān)，且所述四個永磁體與所述四個磁通開關(guān)中的銜鐵處于相對于轉(zhuǎn)子中心的同一圓周上且構(gòu)成圓筒形結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種異步起動永磁電機(jī)，所述異步起動永磁電機(jī)包括:定子，和根據(jù)上述的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述定子中，且與所述定子間隔
開ー距離。進(jìn)ー步地，所述定子包括圓筒形的定子鐵芯、多個沿所述定子的徑向方向向內(nèi)延伸的定子齒、在所述多個定子齒分布之間的定子槽以及纏繞所述定子齒以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的線圈。在本發(fā)明中異步起動永磁電機(jī)的起動時的氣隙磁密相對于牽入同步時的氣隙磁密下降了 20%。本發(fā)明的異步起動永磁電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)上述顯著優(yōu)點(diǎn)的原理是:起動時，閉合磁通開關(guān)，減小永磁體對起動轉(zhuǎn)矩的削弱作用，提高了起動轉(zhuǎn)矩；牽入同步時，斷開磁通開關(guān)，永磁體可提供更多的能量，使所述異步起動永磁電機(jī)很容易牽入同歩，并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。相比原有平衡永磁電機(jī)的起動性能和穩(wěn)定運(yùn)行性能的方法，可獲得高的起動轉(zhuǎn)矩、高牽入同步能力、聞的穩(wěn)定運(yùn)行能力，諸如聞的效率和尚功率因數(shù)等性能。因此，本發(fā)明的獨(dú)特之處在于:拋棄了本領(lǐng)域中在設(shè)計異步起動永磁電機(jī)時盡量減小漏磁以盡可能提高永磁體的利用效率的慣常做法，而本發(fā)明采用與之相反的做法:增大漏磁來提高異步起動永磁電機(jī)的起動性能。即，在本發(fā)明中，通過在轉(zhuǎn)子上增設(shè)ー個磁通開關(guān)，削弱了異步起動永磁電機(jī)的起動性能、牽入同步能力和穩(wěn)定運(yùn)行性能之間的權(quán)衡關(guān)系或相互制約/約束的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了同時提高電機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩、牽入同步能力和穩(wěn)定運(yùn)行性能。


現(xiàn)在參照隨附的示意性附圖，僅以舉例的方式，描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中，在附圖中相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件。圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的異步起動永磁電機(jī)的橫截面示意圖；圖2是圖1中顯示的移除了轉(zhuǎn)子的異步起動永磁電機(jī)中的定子的橫截面示意圖；圖3是圖1中顯示的移除了定子的異步起動永磁電機(jī)中的轉(zhuǎn)子的橫截面示意圖；圖4是示出圖1中顯示的異步起動永磁電機(jī)中的磁通開關(guān)閉合時的永磁體的磁通的流通情況的仿真示意圖；圖5是示出圖1中顯示的異步起動永磁電機(jī)中的磁通開關(guān)斷開時的永磁體的磁通的流通情況的仿真示意圖；圖6是分別示出圖1中顯示的異步起動永磁電機(jī)中的磁通開關(guān)閉合和斷開時的氣隙磁密在180°電角度內(nèi)的曲線圖；和圖7是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的異步起動永磁電機(jī)中的轉(zhuǎn)子的橫截面示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖1-7，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)ー步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標(biāo)號指示相同或相似的部件。下述參照附圖對本發(fā)明實(shí)施方式的說明g在對本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā)明的ー種限制。下面參考附圖對根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的異步起動永磁電機(jī)進(jìn)行說明。第一實(shí)施例參考圖1,示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的異步起動永磁電機(jī)20。該異步起動永磁電機(jī)20包括定子21和轉(zhuǎn)子24，所述轉(zhuǎn)子24可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述定子21中，且與所述定子21間隔開一距離。具體地，所述轉(zhuǎn)子24設(shè)置在所述定子21內(nèi)的圓柱形腔體中。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子24同心地設(shè)置在所述圓柱形腔體中。所述定子21與所述轉(zhuǎn)子24間隔開ー距離dl設(shè)置。參見圖2，所述定子21包括圓筒形的定子鐵芯22、多個沿所述定子21的徑向方向向內(nèi)延伸的定子齒29、在所述多個定子齒29之間分布的定子槽23以及纏繞所述定子齒29以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的線圈(未示出)。鑒于所述定子21為圓筒形，所以定子21具有外圓周211和內(nèi)圓周212。所述定子槽23為開ロ槽且槽ロ朝向轉(zhuǎn)子24。優(yōu)選地，所述定子槽23均勻地間隔地沿著定子21的內(nèi)圓周212分布。所述定子21的內(nèi)圓周212和所述轉(zhuǎn)子24的外圓周241 (之后描述)之間的氣隙為均勻?qū)挾鹊沫h(huán)形氣隙或?yàn)閺较蜷L度為dl的環(huán)形氣隙。如圖1和3所見，轉(zhuǎn)子24包括轉(zhuǎn)子鐵芯25 ;多個永磁體27，所述多個永磁體27被間隔地設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯25的內(nèi)部；和至少ー個磁通開關(guān)10，設(shè)置在所述相鄰永磁體27之間且靠近所述轉(zhuǎn)子鐵芯25的外圓周241，所述磁通開關(guān)10能夠改變所述相鄰永磁體27之間的磁通回路。在本發(fā)明中，所述轉(zhuǎn)子24為規(guī)則圓柱形且所述轉(zhuǎn)子鐵芯25為圓筒形。轉(zhuǎn)子24具有外圓周241，轉(zhuǎn)子鐵芯25具有內(nèi)圓周242。所述轉(zhuǎn)子的外圓周241與定子的內(nèi)圓周212之間的間隔開距離或間隙dl。另外，所述轉(zhuǎn)子24還包括在其中心處設(shè)置的轉(zhuǎn)軸28，所述轉(zhuǎn)子鐵芯25的內(nèi)圓周242與所述轉(zhuǎn)軸28緊密貼合在一起，且通過轉(zhuǎn)軸28上的軸鍵(未示出)配合在轉(zhuǎn)子鐵芯25的軸鍵孔(未示出)中。通常，由多個層疊放置的硅鋼片制造呈現(xiàn)圓筒形的轉(zhuǎn)子鐵芯25。應(yīng)當(dāng)注意，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白轉(zhuǎn)子24與轉(zhuǎn)軸28的連接除了用軸鍵的方式之外，也可以用熱套和冷壓的方式進(jìn)行連接。在圖3中示出，轉(zhuǎn)子24還包括設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵芯25內(nèi)且沿著轉(zhuǎn)子鐵芯25的圓周設(shè)置的多個永磁體槽(未示出)，所述永磁體27被嵌入或插入到所述永磁體槽內(nèi)。在本實(shí)施例中，所述永磁體27為四個具有相等尺寸的長方體形的永磁體，且相應(yīng)地也設(shè)置了四個永磁體槽。由于永磁體槽與永磁體27緊密貼合，因此，沒有示出永磁體槽。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，可以根據(jù)需要在轉(zhuǎn)子24內(nèi)設(shè)置任意數(shù)量的永磁體或永磁體槽，且永磁體27不一定必須與永磁體槽的體積完全相等。另外，所述轉(zhuǎn)子24還包括沿著所述轉(zhuǎn)子外周周241間隔地設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯25中的多個轉(zhuǎn)子籠26，用于產(chǎn)生異步起動轉(zhuǎn)矩。所述磁通開關(guān)10包括銜鐵11、一部分轉(zhuǎn)子鐵芯12、纏繞到所述一部分轉(zhuǎn)子鐵芯上12的轉(zhuǎn)子繞組13、和連接所述銜鐵11和所述一部分轉(zhuǎn)子鐵芯12的彈簧件14。在本實(shí)施例中，所述彈簧件14為ー復(fù)位彈簧。具體地,所述銜鐵11是圓弧形，所述多個永磁體27也是圓弧形,所述銜鐵11對應(yīng)地沿相對于轉(zhuǎn)子中心243的同一圓周設(shè)置在所述永磁體27之間但與對應(yīng)的永磁體27間隔開ー距離d2，以與所述多個永磁體27形成一個圓筒結(jié)構(gòu)。可以理解，所形成的圓筒結(jié)構(gòu)之間具有間隙，以便于所述銜鐵11能夠在第一位置和第二位置之間移動(之后詳細(xì)說明)。應(yīng)當(dāng)理解,具體參見圖3所示,所述多個永磁體27為四個永磁體,所述至少ー個磁通開關(guān)10為四個磁通開關(guān)10，且所述四個永磁體27與所述四個磁通開關(guān)10中的銜鐵11處于相對于轉(zhuǎn)子中心243的同一圓周上且構(gòu)成圓筒形結(jié)構(gòu)。所述銜鐵11能夠在處干與所述永磁體27在同一圓周上的第一位置Pl和比第一位置Pl更靠近所述轉(zhuǎn)子鐵芯25的外圓周241的第二位置P2之間移動(如圖3中的箭頭所示)。應(yīng)當(dāng)注意，為了使得銜鐵11能夠從上述第一位置Pl與第二位置P2之間移動，所述銜鐵11應(yīng)當(dāng)與相鄰的永磁體27間隔開ー距離d2。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要選擇所述距離d2的尺寸。銜鐵11與相鄰的永磁體27之間的沿圓周方向上的間隔被稱作為隔磁橋(即在標(biāo)記為d2的間隔位置處)，其的寬度可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。此外，所述一部分轉(zhuǎn)子鐵芯12沿著所述轉(zhuǎn)子24的外圓周241設(shè)置且在其與彈簧件14連接的一側(cè)設(shè)置有凹槽121，所述彈簧件14被容納在所述凹槽121中。所述凹槽121具有兩個臂122，每個臂122上纏繞有轉(zhuǎn)子繞組13?？梢岳斫猓景l(fā)明中所述第二位置P2為所述弧形銜鐵11的兩端與所述轉(zhuǎn)子鐵芯的凹槽121的兩個臂122的頂部接觸所處的位置。顯然，可以根據(jù)需要選擇所述第二位置P2。當(dāng)然可以選擇比本實(shí)施例中的第二位置P2更靠近第一位置Pl的位置作為第二位置。在本實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)子24的中心處243設(shè)置有轉(zhuǎn)軸28，所述轉(zhuǎn)子繞組13通過設(shè)置在轉(zhuǎn)軸28上的滑環(huán)(未示出)實(shí)現(xiàn)通電或斷電。
在對所述轉(zhuǎn)子繞組13通電且在銜鐵11與所述一部分轉(zhuǎn)子鐵芯12之間產(chǎn)生相應(yīng)的磁力時，所述銜鐵11通過所述磁力克服彈簧件14的反作用力以使所述銜鐵11離開所述第一位置Pl到達(dá)所述第二位置P2，實(shí)現(xiàn)所述磁通開關(guān)10的閉合。反之，在所述轉(zhuǎn)子繞組13斷電時，所述彈簧件14的反作用力能夠?qū)⑺鲢曡F11從所述第二位置P2推動至所述第一位置Pl，實(shí)現(xiàn)所述磁通開關(guān)10的斷開。在上述詳細(xì)描述中，主要描述了異步起動永磁電機(jī)20的定子21和轉(zhuǎn)子24等主要部件的設(shè)計，可以理解異步起動永磁電機(jī)20還可以包括包含定子21和轉(zhuǎn)子24的殼體(未示出)和基座以及其它通常具有的附件。在此，為了不混淆本發(fā)明的主要發(fā)明方面，不再對殼體或殼體與定子等的連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述。參見圖4和5，具體地說明本發(fā)明的磁通開關(guān)10閉合和斷開時的永磁體27的磁通的流通情況。具體地，如圖4所示,在所述異步起動永磁電機(jī)20起動時,轉(zhuǎn)子繞組13通電，銜鐵11被吸合到所述一部分轉(zhuǎn)子鐵芯12的臂122上(即磁通開關(guān)10閉合)。此時，相鄰永磁體27之間的磁路被聯(lián)通，磁通可以不經(jīng)過定子繞組而構(gòu)成回路，從而降低了起動時所述永磁體27產(chǎn)生的制動轉(zhuǎn)矩。如圖5所示,在所述異步起動永磁電機(jī)20需要牽入同步時,切斷轉(zhuǎn)子繞組13的電流，所述彈簧件14將推動所述銜鐵11離開臂122，且到達(dá)所述第一位置P1，相鄰永磁體27的磁通需要經(jīng)過定子繞組才能構(gòu)成回路，此時所述永磁體可以提供足夠的能量使所述異步起動永磁電機(jī)20牽入同歩。穩(wěn)定運(yùn)行后，可以獲得更高的運(yùn)行性能。由圖4和圖5可知，在磁通開關(guān)10閉合時，銜鐵11中有磁通流過，而在磁通開關(guān)10斷開時，銜鐵11中沒有磁通流過。如圖6所示,分別示出圖4中顯示的異步起動永磁電機(jī)20中的磁通開關(guān)10閉合時的氣隙磁密在180°電角度內(nèi)的曲線a和圖5中顯示的異步起動永磁電機(jī)20中的磁通開關(guān)10斷開時的氣隙磁密在180°電角度內(nèi)的曲線b。通過比較曲線a和b可知，在本發(fā)明中異步起動永磁電機(jī)20的起動時的氣隙磁密相對于牽入同步時的氣隙磁密下降了 20%。第二實(shí)施例在本發(fā)明的第二實(shí)施例中所述異步起動永磁電機(jī)與本發(fā)明的第一實(shí)施例中的異步起動永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)大部分是相同，除了永磁體和永磁體槽的設(shè)置形式不同之外。因此，在所述第二實(shí)施例中，相同的部件被采用相同的標(biāo)號來表示，且它們具有相同或相等同的功能。為了避免混淆本發(fā)明的第二實(shí)施例的主要方面，不再對上述的相同的部件或結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。具體地參見圖7，其僅示出了所述異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其的定子與所述第一實(shí)施例中的定子相同。與在第一實(shí)施例中將永磁體27和永磁體槽設(shè)置成圓弧形相比，第二實(shí)施例中永磁體37和永磁體槽38被設(shè)置成直線形，如圖所示。在實(shí)際應(yīng)用中，所述永磁體37為長方體形，所述永磁體槽38能夠容納所述永磁體37即可。在第二實(shí)施例中，在圖7的橫截面視圖中，所述永磁體槽38被設(shè)置成梯形，在容納了永磁體37之后，還在其兩端具有三角形的空隙39，用于防止漏磁。在永磁體37填充了永磁體槽38之后，通過在永磁體槽38的兩端設(shè)置了兩個三角形空隙39，來使得與本發(fā)明的第一實(shí)施例的異步起動的永磁電機(jī)20相比,具有相同寬度的隔磁橋(在圖3中標(biāo)記為d2的間隔位置處)。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，所述銜鐵11是圓弧形，所述每個永磁體37是長方體形，所述銜鐵11對應(yīng)地設(shè)置在所述永磁體37之間但與對應(yīng)的永磁體37間隔開一距離，以與所述多個永磁體37形成一個圓環(huán)結(jié)構(gòu)?？梢岳斫猓纬傻膱A環(huán)結(jié)構(gòu)之間具有間隙，以便于所述銜鐵11能夠在第一位置和第二位置之間移動(如之前詳細(xì)說明的)。另外,所述第二實(shí)施例的異步起動永磁電機(jī)與第一實(shí)施例的異步起動永磁電機(jī)20的功能基本相同，在此不再進(jìn)行詳細(xì)說明?？梢岳斫?，本發(fā)明中銜鐵的形狀可以是長方體形，也可以是圓弧形或任何其它的形狀。只要能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述的磁通開關(guān)10的功能或優(yōu)點(diǎn)，可以任意設(shè)置永磁體和銜鐵的形狀。本發(fā)明的異步起動永磁電機(jī)20能夠?qū)崿F(xiàn)上述顯著優(yōu)點(diǎn)的原理是:起動時，閉合磁通開關(guān)10，減小永磁體27或37對起動轉(zhuǎn)矩的削弱作用，提高了起動轉(zhuǎn)矩；牽入同步時，斷開磁通開關(guān)10,永磁體27或37可提供更多的能量,使所述異步起動永磁電機(jī)20很容易牽入同歩，并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。相比原有平衡電機(jī)的起動性能和穩(wěn)定運(yùn)行性能的方法，可獲得高的起動轉(zhuǎn)矩、高牽入同步能力、例如高的效率和高功率因數(shù)等穩(wěn)定運(yùn)行性能。因此，本發(fā)明的獨(dú)特之處在于:拋棄了本領(lǐng)域中在設(shè)計異步起動永磁電機(jī)時的盡量減小漏磁以盡可能提高永磁體的利用效率慣常做法，而本發(fā)明采用與之相反的做法:增大漏磁來提高異步起動永磁電機(jī)20的起動轉(zhuǎn)矩。即，在本發(fā)明中，通過在轉(zhuǎn)子24上增設(shè)ー個磁通開關(guān)10，削弱了異步起動永磁電機(jī)20的起動轉(zhuǎn)矩、牽入同步能力和穩(wěn)定運(yùn)行性能之間的權(quán)衡關(guān)系或相互制約/約束的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了同時提聞異步起動永磁電機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩、牽入同步能力和穩(wěn)定運(yùn)行性能。雖然本總體發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例已被顯示和說明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不背離本總體發(fā)明構(gòu)思的原則和精神的情況下，可對這些實(shí)施例做出改變，本實(shí)用新型的范圍以權(quán)利要求和它們的等同物限定。
權(quán)利要求
1.ー種用于異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括: 轉(zhuǎn)子鐵芯； 多個永磁體，所述多個永磁體被沿著相對于所述轉(zhuǎn)子中心的圓周間隔地設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)部； 至少ー個磁通開關(guān)，設(shè)置在所述相鄰永磁體之間且靠近所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓周，所述磁通開關(guān)能夠改變所述相鄰永磁體之間的磁通回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其中， 所述磁通開關(guān)包括銜鐵、一部分轉(zhuǎn)子鐵芯、纏繞到所述一部分轉(zhuǎn)子鐵芯上的轉(zhuǎn)子繞組、和連接所述銜鐵和所述一部分轉(zhuǎn)子鐵芯的彈簧件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其中， 所述銜鐵是圓弧形，所述每個永磁體是圓弧形，所述銜鐵對應(yīng)地沿所述永磁體的圓周設(shè)置在所述永磁體之間但與對應(yīng)的永磁體間隔開ー距離，以與所述多個永磁體形成ー個圓筒結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其中， 所述銜鐵是圓弧形，所述每個永磁體是長方體形，所述銜鐵對應(yīng)地設(shè)置在所述永磁體之間但與對應(yīng)的永磁體間隔開ー距離，以與所述多個永磁體形成一個圓環(huán)結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的用于異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其中， 所述銜鐵能夠在處干與所述永磁體在同一圓周上的第一位置和與第一位置相比更靠近所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓周的第二位置之間移動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其中， 所述一部分轉(zhuǎn)子鐵芯沿著所述轉(zhuǎn)子的外圓周設(shè)置且在其與彈簧件連接的一側(cè)設(shè)置成凹槽，所述彈簧件被容納在所述凹槽中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其中， 所述凹槽具有兩個臂，每個臂上纏繞有轉(zhuǎn)子繞組。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其中， 所述第二位置為所述弧形銜鐵的兩端與所述轉(zhuǎn)子鐵芯的凹槽的兩個臂的頂部接觸所處的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其中， 在對所述轉(zhuǎn)子繞組通電且在銜鐵與所述一部分轉(zhuǎn)子鐵芯之間產(chǎn)生相應(yīng)的磁力時，所述銜鐵通過所述磁力克服彈簧件的反作用カ以使所述銜鐵離開所述第一位置到達(dá)所述第二位置，實(shí)現(xiàn)所述磁通開關(guān)的閉合。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其中， 在所述轉(zhuǎn)子繞組斷電時，彈簧件的反作用力能夠?qū)⑺鲢曡F從所述第二位置推動至所述第一位置，實(shí)現(xiàn)所述磁通開關(guān)的斷開。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的用于異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其中， 所述轉(zhuǎn)子繞組通過設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子中心處的轉(zhuǎn)軸上的滑環(huán)實(shí)現(xiàn)通電或斷電。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其中， 所述轉(zhuǎn)子還包括沿著所述轉(zhuǎn)子外圓周間隔地設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部的多個轉(zhuǎn)子籠，用于產(chǎn)生異步起動轉(zhuǎn)矩。
13.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其中， 所述多個永磁體為四個永磁體，所述至少一個磁通開關(guān)為四個磁通開關(guān)，且所述四個永磁體與所述四個磁通開關(guān)中的銜鐵處于相對于轉(zhuǎn)子中心的同一圓周上且構(gòu)成圓筒形結(jié)構(gòu)。
14.ー種異步起動永磁電機(jī),所述異步起動永磁電機(jī)包括: 定子，和 根據(jù)權(quán)利要求1-13中任ー項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述定子中，且與所述定子間隔開一距離。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的異步起動永磁電機(jī)，其中 所述定子包括圓筒形的定子鐵芯、 多個沿所述定子的徑向方向向內(nèi)延伸的定子齒、在所述多個定子齒分布之間的定子槽以及纏繞所述定子齒以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的線圏。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子和使用其的異步起動永磁電機(jī)。所述用于異步起動永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯；多個永磁體，所述多個永磁體被沿著相對于所述轉(zhuǎn)子中心的圓周間隔地設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)部；至少一個磁通開關(guān)，設(shè)置在所述相鄰永磁體之間且靠近所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓周處，所述磁通開關(guān)能夠改變所述相鄰永磁體之間的磁通回路。
文檔編號H02K1/27GK103138517SQ20111038047
公開日2013年6月5日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者劉萬振, 姚麗, 王震宇, 林巖 申請人:丹佛斯(天津)有限公司