專利名稱:一種寬調(diào)速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
一種寬調(diào)速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種驅(qū)動(dòng)電機(jī),尤其是一種永磁無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子。
技術(shù)背景[0002]驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為混合動(dòng)力電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一,其性能的優(yōu)劣直接影響著混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的整車性能。作為無(wú)刷電機(jī)的一類,永磁無(wú)刷電機(jī)由于采用永磁體勵(lì)磁產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng),因此具有高效率、高功率密度的顯著優(yōu)點(diǎn),目前在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中得到了廣泛的應(yīng)用。[0003]一般而言,根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子上的位置不同,永磁無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)一般分為表面貼裝式和嵌入式兩種。與表面貼裝式結(jié)構(gòu)相比,永磁體嵌入式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可以防止永磁體因高速旋轉(zhuǎn)的離心力而飛出,因此提高了轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度,使得該類型電機(jī)更加適合高速運(yùn)行。更為重要的是,轉(zhuǎn)子凸機(jī)結(jié)構(gòu)及永磁體極靴的引入,使得嵌入式永磁電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩中增加了磁阻轉(zhuǎn)矩,提高了其功率密度,改善了其弱磁調(diào)速能力,拓寬了其恒功率運(yùn)行范圍。[0004]但是,目前現(xiàn)有常規(guī)嵌入式永磁無(wú)刷電機(jī)所采用的弱磁擴(kuò)速手段,均為通過(guò)施加負(fù)向的直軸定子電流以直接克服永磁體磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn),其直接后果是容易導(dǎo)致永磁體的不可逆退磁,降低了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。因此,研制開發(fā)適合于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車高速運(yùn)行、穩(wěn)定可靠、控制方便且動(dòng)態(tài)性能優(yōu)良的混合動(dòng)力汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī),成為混合動(dòng)力電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種寬調(diào)速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種寬調(diào)速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),包括永磁體、導(dǎo)磁橋、轉(zhuǎn)子軸、轉(zhuǎn)子鐵心、隔磁柵,永磁體由多塊厚度及長(zhǎng)度相同的永磁體塊組成,永磁體塊沿直線排列,永磁體為偶數(shù)個(gè),對(duì)稱排列;同極性的永磁體呈V形排列,永磁體塊的兩端為隔磁柵;兩永磁體塊之間為導(dǎo)磁橋。永磁體為分段潛入式結(jié)構(gòu)。永磁體的多個(gè)永磁體塊磁力線方向一致。[0007]本實(shí)用新型所采用的最佳技術(shù)方案是永磁體一般為八個(gè),分為四組對(duì)稱排列,每組呈內(nèi)V形,組與組之間為外V形排列。[0008]本實(shí)用新型的工作原理是當(dāng)電機(jī)開路運(yùn)行時(shí),電樞電流為0,此時(shí)的氣隙磁場(chǎng)僅有轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)建立。由于相鄰永磁體漏磁的作用,導(dǎo)磁橋處于飽和狀態(tài)。當(dāng)電機(jī)弱磁擴(kuò)速運(yùn)行時(shí)(基速Vb以上),一方面,由于永磁體的磁導(dǎo)率近似等于空氣的磁導(dǎo)率,定子直軸去磁電流、將使得導(dǎo)磁橋2的飽和程度降低,去磁電流、越大,導(dǎo)磁橋2的飽和程度越低,致使導(dǎo)磁橋2退出飽和區(qū),即此時(shí)的導(dǎo)磁橋?yàn)殡姌须娏?、所產(chǎn)生的去磁磁場(chǎng)提供磁路,降低了氣隙合成磁場(chǎng)的磁通密度,獲得了弱磁效果;另一方面,導(dǎo)磁橋飽和度的降低又必將使得永磁體提供的永磁磁場(chǎng)中的一部分磁通經(jīng)導(dǎo)磁橋形成閉合回路,因此,永磁體提供的永磁磁場(chǎng)穿越氣隙并與定子繞組匝鏈的永磁磁鏈必然降低,也即進(jìn)一步增強(qiáng)了弱磁效果,從而拓寬了電機(jī)的恒功率運(yùn)行范圍。[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)用新型所提出的寬調(diào)速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的弱磁機(jī)理與常規(guī)嵌入式永磁電機(jī)弱磁擴(kuò)速具有本質(zhì)的不同,這就是聚磁型分段嵌入式永磁無(wú)刷電機(jī)弱磁運(yùn)行時(shí),永磁體的工作點(diǎn)并沒(méi)有降低,而是通過(guò)去磁磁場(chǎng)所產(chǎn)生的不飽和導(dǎo)磁橋形成閉合回路,以漏磁的形式存在。該結(jié)構(gòu)不僅保持了傳統(tǒng)嵌入式永磁式無(wú)刷電機(jī)效率高、功率密度高等優(yōu)點(diǎn),而且所采用的分段潛入式永磁體結(jié)構(gòu)所固有的弱磁能力,大大拓寬了電機(jī)的恒功率運(yùn)行范圍,能夠有效地改善永磁材料退磁、磁性能下降等問(wèn)題。
[0010]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。[0011]圖中1為永磁體,2為導(dǎo)磁橋,3為轉(zhuǎn)子軸,4為轉(zhuǎn)子鐵心,5為隔磁柵,6為直軸磁場(chǎng)弱磁路徑,7為磁力線,8為永磁體塊,9為永磁體組。
具體實(shí)施方式
[0012]一種寬調(diào)速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),包括永磁體1、導(dǎo)磁橋2、轉(zhuǎn)子軸3、轉(zhuǎn)子鐵心4、隔磁柵5,永磁體1由多塊厚度及長(zhǎng)度相同的永磁體塊8組成,永磁體塊8沿直線排列,永磁體 1為偶數(shù)個(gè),對(duì)稱排列;同極性的永磁體1呈V形排列,永磁體塊8的兩端為隔磁柵5 ;兩永磁體塊8之間為導(dǎo)磁橋2。永磁體1為分段潛入式結(jié)構(gòu)。永磁體1的多個(gè)永磁體塊8磁力線方向一致。[0013]永磁體1 一般為八個(gè),分為四個(gè)永磁體組9對(duì)稱排列,每永磁體組9呈內(nèi)V形,組 9與組9之間為外V形排列。[0014]以所提出聚磁型分段嵌入式永磁無(wú)刷電機(jī)調(diào)速過(guò)程為例進(jìn)行分析。以電機(jī)運(yùn)行的額定速度Vb為基準(zhǔn)速度,分為兩種運(yùn)行工況進(jìn)行討論[0015](1)當(dāng)電機(jī)運(yùn)行于基速V6以下時(shí),電機(jī)運(yùn)行于恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行模式,無(wú)需進(jìn)行弱磁控制,可以采用、=0矢量控制策略。此時(shí),電機(jī)的反電勢(shì)e與電樞電流i同相位,使得電機(jī)單位功率因數(shù)運(yùn)行,因此,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以獲得較高的效率。[0016](2)當(dāng)電機(jī)運(yùn)行于基速V6以上時(shí),電機(jī)運(yùn)行于恒功率運(yùn)行模式。此時(shí),需施加負(fù)向的直軸去磁電流、進(jìn)行弱磁控制。直軸去磁電流、將使得導(dǎo)磁橋2的飽和程度降低,導(dǎo)磁橋2將退出飽和區(qū),同時(shí),導(dǎo)磁橋飽和度的降低又使得永磁體提供的永磁磁場(chǎng)中的一部分磁通經(jīng)導(dǎo)磁橋2形成閉合回路,因此,永磁體提供的永磁磁場(chǎng)穿越氣隙并與定子繞組匝鏈的永磁磁鏈必然降低,也即進(jìn)一步增強(qiáng)了弱磁效果,從而拓寬了電機(jī)的恒功率運(yùn)行范圍,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的恒功率運(yùn)行模式。
權(quán)利要求1.一種寬調(diào)速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),包括永磁體、導(dǎo)磁橋、轉(zhuǎn)子軸、轉(zhuǎn)子鐵心、隔磁柵,其特征在于永磁體由多塊厚度及長(zhǎng)度相同的永磁體塊組成,永磁體塊沿直線排列,永磁體為偶數(shù)個(gè),對(duì)稱排列;同極性的永磁體呈V形排列;永磁體塊的兩端為隔磁柵;兩永磁體塊之間為導(dǎo)磁橋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬調(diào)速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),其特征在于永磁體為分段潛入式結(jié)構(gòu),嵌在轉(zhuǎn)子鐵心上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬調(diào)速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),其特征在于永磁體的多個(gè)永磁體塊磁力線方向一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬調(diào)速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),其特征在于永磁體一般為八個(gè),分為四組對(duì)稱排列,每組呈內(nèi)V形,組與組之間為外V形排列。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種寬調(diào)速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),永磁體由多塊厚度及長(zhǎng)度相同的永磁體塊組成,永磁體塊沿直線排列,永磁體為偶數(shù)個(gè),對(duì)稱排列;同極性的永磁體呈V形排列,永磁體塊的兩端為隔磁柵;兩永磁體塊之間為導(dǎo)磁橋;永磁體為分段潛入式結(jié)構(gòu);永磁體的多個(gè)永磁體塊磁力線方向一致;該結(jié)構(gòu)不僅保持了傳統(tǒng)嵌入式永磁式無(wú)刷電機(jī)效率高、功率密度高等優(yōu)點(diǎn),而且所采用的分段潛入式永磁體結(jié)構(gòu)所固有的弱磁能力,大大拓寬了電機(jī)的恒功率運(yùn)行范圍,能夠有效地改善永磁材料退磁、磁性能下降等問(wèn)題。
文檔編號(hào)H02K1/27GK202276210SQ201120377558
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者劉玉科, 李立英, 王玉彬 申請(qǐng)人:東營(yíng)麥杰永磁電機(jī)有限公司