專利名稱：一種可控勵磁永磁同步電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電機，尤其是一種適用于工礦生產(chǎn)中的可控勵磁永磁同步電機。
背景技術(shù)：
永磁同步電動機是同步電動機的一種，其勵磁磁場由永磁體產(chǎn)生，消除了勵磁損耗，具有高功率密度、高效率和調(diào)速范圍寬等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于高性能伺服和運動控制領(lǐng)域。與電勵磁同步電動機不同，永磁同步電動機由永磁體產(chǎn)生勵磁磁場，因而磁場強度一般恒定不變。根據(jù)永磁同步電動機基本電磁關(guān)系，電動機旋轉(zhuǎn)反電勢隨轉(zhuǎn)速增大而增大，當(dāng)電動機高速運行時旋轉(zhuǎn)反電勢接近電源供電電壓，電流調(diào)節(jié)器飽和，電機轉(zhuǎn)矩輸出性能急劇惡化，限制了電動機轉(zhuǎn)速進(jìn)一步提高。永磁同步電動機弱磁控制技術(shù)可以解決以上問題，即隨著電機轉(zhuǎn)速增大，控制電機氣隙磁場強度相應(yīng)降低，從而降低旋轉(zhuǎn)反電勢增大的速度。因而在電源電壓不變的情況下提高了電機最高運行速度。傳統(tǒng)的永磁同步電機大都采用矢量控制策略進(jìn)行弱磁控制，通過控制直軸電流矢量
Id削弱永磁磁場。弱磁調(diào)速時，若定子總電流是有限的，那么總的輸出轉(zhuǎn)矩將下降，電機的
帶載能力變差。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速范圍寬、 運行速度快的可控勵磁永磁同步電機為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的可控勵磁永磁同步電機，包括電機軸、轉(zhuǎn)子鐵芯、 定子鐵芯和定子繞組，所述的轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)切向磁路方向設(shè)有多個成對的永磁體組，所述的永磁體組由鋁鎳鈷永磁體和釹鐵硼永磁體組成，鋁鎳鈷永磁體靠近轉(zhuǎn)子鐵芯邊緣，所述的釹鐵硼永磁體靠近轉(zhuǎn)子鐵芯中心，鋁鎳鈷永磁體和釹鐵硼永磁體兩者之間設(shè)有隔磁磁橋； 每組永磁體組與相鄰的永磁體組的磁極方向為互相平行或反相平行；所述的多個成對的永磁體組為4 6組。有益效果由于采用了上述技術(shù)方案，在進(jìn)行弱磁控制時，不需要時刻施加直軸電
流矢量。去削弱永磁磁場，只需要在直軸方向施加一個幅值和方向可控的電流脈沖就可
以改變永磁體強弱，且保持改變后的磁化狀況不變，從而達(dá)到根據(jù)轉(zhuǎn)速調(diào)整氣隙磁場強度、 減小弱磁電流損耗的目的。在電機需要高速運行時，通過施加一幅值可控的直軸電流矢量
I來改變轉(zhuǎn)子鋁鎳鈷永磁體的磁化強度和磁化方向，使氣隙中的總磁通達(dá)到隨轉(zhuǎn)速增大
而勵磁強度降低，從而拓寬電機的調(diào)速范圍，提高了電機最高運行速度。其結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)速范圍寬，運行速度快，具有廣泛的實用性。
圖1是本實用新型的可控勵磁永磁同步電機結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-電機軸，2-轉(zhuǎn)子鐵芯，3-鋁鎳鈷永磁體，4-釹鐵硼永磁體，5-定子鐵芯， 6_定子繞組，7-氣隙。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的一個實施作進(jìn)一步的說明如圖1所示，以24槽4極永磁同步電機為例，本實用新型的可控勵磁永磁同步電機主要由電機軸1、轉(zhuǎn)子鐵芯2、鋁鎳鈷永磁體3、釹鐵硼永磁體4、定子鐵芯5和定子繞組6 構(gòu)成，其中轉(zhuǎn)子鐵芯2內(nèi)切向磁路方向設(shè)有4 6個成對的永磁體組，永磁體組由鋁鎳鈷永磁體3和釹鐵硼永磁體4組成，鋁鎳鈷永磁體3靠近轉(zhuǎn)子鐵芯2邊緣，釹鐵硼永磁體4靠近轉(zhuǎn)子鐵芯2中心，每組永磁體組與相鄰的永磁體組的磁極方向為互相平行或反相平行，鋁鎳鈷永磁體3和釹鐵硼永磁體4兩者之間設(shè)有隔磁磁橋。本實用新型的基本結(jié)構(gòu)和普通永磁同步電機相似，轉(zhuǎn)子鐵芯2與定子鐵芯5之間存在氣隙7，不同之處集中在轉(zhuǎn)子上；電機轉(zhuǎn)子由電機軸1、轉(zhuǎn)子鐵芯2、鋁鎳鈷永磁體3、釹鐵硼永磁體4組成，電機轉(zhuǎn)子為切向磁路結(jié)構(gòu)，即所述的鋁鎳鈷永磁體3和釹鐵硼永磁體4均沿軸切向放置，電機定子結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的永磁同步電機相同；鋁鎳鈷永磁體3和釹鐵硼永磁體4的截面均為矩形，兩種永磁體成對出現(xiàn)，磁化方向互相平行；鋁鎳鈷永磁體3靠近轉(zhuǎn)子鐵芯邊緣，釹鐵硼永磁體4靠近轉(zhuǎn)子鐵芯中心；切向放置的釹鐵硼永磁體4為4塊，所選永磁體的預(yù)充磁方向應(yīng)與圖1中所標(biāo)注的方向一致，充磁后再按要求嵌入各自的槽中；鋁鎳鈷永磁體3也為4塊，電機運行時其正反兩個方向是根據(jù)調(diào)速控制要求進(jìn)行充磁或去磁。在低速運行區(qū)，鋁鎳鈷永磁體3應(yīng)與釹鐵硼永磁體4磁化方向相同，電機氣隙磁通最大，電機處于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速工作區(qū)。在高速運行區(qū)， 需要弱磁調(diào)整時，只需在通過三相定子繞組在永磁轉(zhuǎn)子直軸方向上施加一個幅值和方向可控的電流脈沖，就可以改變矯頑力很低的切向放置的鋁鎳鉆永磁體3的磁化狀況以及改變其退磁恢復(fù)直線的工作點，從而間接改變氣隙磁場強弱，且隨后保持調(diào)整后的磁化狀況不變。工作原理鋁鎳鈷永磁體特性是剩磁密度較高但矯頑力很低，可有效地調(diào)整電機的可控磁通的大小，即可有效地調(diào)整電機的弱磁范圍，釹鐵硼永磁體特性是剩磁密度和矯頑力都很高，電機永磁主氣隙磁場主要由其產(chǎn)生。通過三相定子繞組在電機轉(zhuǎn)子直軸方向
上短時間施加一幅值可控的直軸電流矢量&，經(jīng)過此直軸電流矢量^脈沖所產(chǎn)生的直軸
電樞反應(yīng)磁動勢作用之后，就會改變鋁鎳鈷永磁體的磁化強弱和磁化方向，同時鋁鎳鈷永磁體退磁恢復(fù)直線的工作點也發(fā)生變化。當(dāng)鋁鎳鈷永磁體與釹鐵硼永磁體的磁化方向一致時，鋁鎳鈷永磁體會起到將釹鐵硼永磁體產(chǎn)生的磁通推向定子鐵芯，而使永磁主磁場有所增強的作用；當(dāng)鋁鎳鈷永磁體與釹鐵硼永磁體的磁化方向相反時，隨著反方向磁化強度的變化，鋁鎳鈷永磁體將釹鐵硼永磁體產(chǎn)生的磁通在轉(zhuǎn)子內(nèi)旁路的數(shù)量也隨之變化，起到將永磁主磁通減弱的作用。
權(quán)利要求1.一種可控勵磁永磁同步電機，包括電機軸(1)、轉(zhuǎn)子鐵芯(2)、定子鐵芯(5)和定子繞組(6)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子鐵芯(2)內(nèi)切向磁路方向設(shè)有多個成對的永磁體組，所述的永磁體組由鋁鎳鈷永磁體(3 )和釹鐵硼永磁體(4 )組成，鋁鎳鈷永磁體(3 )靠近轉(zhuǎn)子鐵芯 (2)邊緣，所述的釹鐵硼永磁體(4)靠近轉(zhuǎn)子鐵芯(2)中心，鋁鎳鈷永磁體(3)和釹鐵硼永磁體(4)兩者之間設(shè)有隔磁磁橋；每組永磁體組與相鄰的永磁體組的磁極方向為互相平行或反相平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控勵磁永磁同步電機，其特征是所述的多個成對的永磁體組為4 6組。
專利摘要一種可控勵磁永磁同步電機，包括電機軸、轉(zhuǎn)子鐵芯、定子鐵芯和定子繞組，轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)切向磁路方向設(shè)有多個成對的永磁體組，永磁體組由鋁鎳鈷永磁體和釹鐵硼永磁體組成，每組永磁體組與相鄰的永磁體組的磁極方向為互相平行或反相平行。在進(jìn)行弱磁控制時，只需在直軸方向施加一個幅值和方向可控的電流脈沖就可以改變永磁體強弱，從而達(dá)到根據(jù)轉(zhuǎn)速調(diào)整氣隙磁場強度、減小弱磁電流損耗的目的。在電機需要高速運行時，通過施加一幅值可控的直軸電流矢量來改變轉(zhuǎn)子鋁鎳鈷永磁體的磁化強度和磁化方向，使氣隙中的總磁通達(dá)到隨轉(zhuǎn)速增大而勵磁強度降低，從而拓寬電機的調(diào)速范圍，提高了電機最高運行速度。
文檔編號H02K1/27GK202231589SQ20112037641
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者何鳳有, 吉智, 朱濤 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)