本發(fā)明是一種分段移相起動(dòng)變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)，其涉及一種永磁同步電動(dòng)機(jī)，特別是涉及一種采用集中式定子繞組，能夠分段移相異步起動(dòng)的變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)：

普通異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部件上也有鼠籠，仍然采用分布式定子繞組產(chǎn)生定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。分布式定子繞組裝配過(guò)程中自動(dòng)化程度低，人工成本偏高，尤其是直徑較小的小功率電動(dòng)機(jī)的成本中，人工成本占比較大。普通異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的性能價(jià)格比偏低，制約了其推廣應(yīng)用。

目前，普遍應(yīng)用的小功率電動(dòng)機(jī)種類(lèi)主要有：有刷直流電動(dòng)機(jī)、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)、罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)。有刷直流電動(dòng)機(jī)的換向器易產(chǎn)生火花和電磁干擾，無(wú)法應(yīng)用在要求無(wú)電磁污染的高精度設(shè)備系統(tǒng)中。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)無(wú)電磁污染、能夠調(diào)速，為了方便定子繞組的加工，微型無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)多數(shù)設(shè)計(jì)成外轉(zhuǎn)子式結(jié)構(gòu)，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)需要配備電動(dòng)機(jī)控制器，其成本較高。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)在潮濕、低溫等極端環(huán)境中的可靠性較低。罩極式異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小、運(yùn)行性能差、電機(jī)效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服普通異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)仍然采用分布式定子繞組，人工成本偏高的缺點(diǎn)，提供一種采用集中式定子繞組，能夠分段移相異步起動(dòng)的變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的實(shí)施方案如下：

本發(fā)明總的特征是分段移相起動(dòng)變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)包括定子部件、轉(zhuǎn)子部件。轉(zhuǎn)子部件安裝在定子部件的徑向內(nèi)側(cè)。所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)采用電容移相。

轉(zhuǎn)子部件包括轉(zhuǎn)軸、隔磁襯套、鼠籠鐵芯、轉(zhuǎn)子鼠籠、轉(zhuǎn)子鐵芯一、轉(zhuǎn)子鐵芯二、永磁體一、永磁體二。轉(zhuǎn)軸呈圓柱形。隔磁襯套呈圓筒形，隔磁襯套中間是隔磁襯套軸孔，隔磁襯套材質(zhì)是非導(dǎo)磁材料。轉(zhuǎn)軸的中間部位安裝在隔磁襯套的隔磁襯套軸孔中。轉(zhuǎn)子鼠籠包括鼠籠端環(huán)、鼠籠導(dǎo)條，轉(zhuǎn)子鼠籠安裝在鼠籠鐵芯中，鼠籠鐵芯安裝在隔磁襯套中間部位的徑向外側(cè)。

轉(zhuǎn)子鐵芯一呈圓環(huán)形，轉(zhuǎn)子鐵芯一中間是轉(zhuǎn)子鐵芯軸孔，轉(zhuǎn)子鐵芯一徑向外側(cè)邊緣依次均布兩個(gè)鐵芯磁極槽和兩個(gè)鐵芯凸極。轉(zhuǎn)子鐵芯二與轉(zhuǎn)子鐵芯一的結(jié)構(gòu)相同。轉(zhuǎn)子鐵芯二呈圓環(huán)形，轉(zhuǎn)子鐵芯二中間是轉(zhuǎn)子鐵芯軸孔，轉(zhuǎn)子鐵芯二徑向外側(cè)邊緣依次均布兩個(gè)鐵芯磁極槽和兩個(gè)鐵芯凸極。

兩個(gè)瓦片形的永磁體一分別安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯一的兩個(gè)鐵芯磁極槽內(nèi)，該兩個(gè)永磁體一徑向外表面的磁極極性互為異性磁極。每一個(gè)永磁體一磁化相鄰的鐵芯凸極一側(cè)，形成一個(gè)與該永磁體一互為異性磁極的轉(zhuǎn)子輔助磁極。

兩個(gè)瓦片形的永磁體二分別安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯二的兩個(gè)鐵芯磁極槽內(nèi)，該兩個(gè)永磁體二徑向外表面的磁極極性互為異性磁極。每一個(gè)永磁體二磁化相鄰的鐵芯凸極一側(cè)，形成一個(gè)與該永磁體二互為異性磁極的轉(zhuǎn)子輔助磁極。

轉(zhuǎn)子部件裝配時(shí)，轉(zhuǎn)子鐵芯一安裝在隔磁襯套一端的徑向外側(cè)。轉(zhuǎn)子鐵芯二安裝在隔磁襯套另一端的徑向外側(cè)。轉(zhuǎn)子鐵芯一的兩個(gè)鐵芯磁極槽與轉(zhuǎn)子鐵芯二的兩個(gè)鐵芯磁極槽沿軸向?qū)R，并且，沿軸向?qū)R的永磁體一與永磁體二徑向外表面的磁極極性相同。

定子部件包括定子繞組一、軸套一、定子鐵芯一、定子套筒、定子極靴一、軸套二、定子鐵芯二、定子繞組二、定子極靴二。定子繞組一、定子繞組二的結(jié)構(gòu)相同，定子繞組一、定子繞組二分別包括繞組線(xiàn)圈、線(xiàn)圈骨架，線(xiàn)圈骨架中間是骨架軸孔，繞組線(xiàn)圈安裝在線(xiàn)圈骨架上。軸套一、軸套二的結(jié)構(gòu)相同，軸套一、軸套二呈圓筒形，軸套一和軸套二中間是軸套中心孔，軸套一和軸套二徑向外側(cè)一端是軸套凸臺(tái)。

定子鐵芯一中間是定子鐵芯軸孔一，定子鐵芯一徑向外側(cè)邊緣均布六個(gè)磁極柱一。每一個(gè)磁極柱一上安裝有一個(gè)定子繞組一，軸套一安裝在定子鐵芯軸孔一中。定子鐵芯二與定子鐵芯一的結(jié)構(gòu)相同。定子鐵芯二中間是定子鐵芯軸孔二，定子鐵芯二徑向外側(cè)邊緣均布六個(gè)磁極柱二。每一個(gè)磁極柱二上安裝有一個(gè)定子繞組二，軸套二安裝在定子鐵芯軸孔二中。

定子極靴一呈瓦片形，定子極靴一徑向外表面有燕尾隼一，定子極靴一徑向內(nèi)表面的一端有定位凹槽一。定子極靴二與定子極靴一的結(jié)構(gòu)相同。定子極靴二呈瓦片形，定子極靴二徑向外表面有燕尾隼二，定子極靴二徑向內(nèi)表面的一端有定位凹槽二。

定子套筒呈圓筒形，定子套筒材質(zhì)是非導(dǎo)磁材料，定子套筒徑向內(nèi)表面的中間是環(huán)形的橫隔磁筋。定子套筒徑向內(nèi)表面的一端均布六個(gè)極靴凹槽一，相鄰兩個(gè)極靴凹槽一之間是縱隔磁筋一，每一個(gè)極靴凹槽一中間是燕尾槽一。定子套筒徑向內(nèi)表面的另一端均布六個(gè)極靴凹槽二，相鄰兩個(gè)極靴凹槽二之間是縱隔磁筋二，每一個(gè)極靴凹槽二中間是燕尾槽二。

六個(gè)定子極靴一分別安裝在定子套筒的極靴凹槽一中，并且使每一個(gè)定子極靴一的燕尾隼一安裝在定子套筒的燕尾槽一中。六個(gè)定子極靴二分別安裝在定子套筒的極靴凹槽二中，并且使每一個(gè)定子極靴二的燕尾隼二安裝在定子套筒的燕尾槽二中。定子套筒采用注塑的加工方法，使定子套筒與定子極靴一、定子極靴二安裝在一起。

定子部件裝配時(shí)，把定子鐵芯一的磁極柱一徑向外側(cè)一端安裝在定子套筒一端的定子極靴一的定位凹槽一中。再把轉(zhuǎn)子部件安裝在定子部件的徑向內(nèi)側(cè)，并且使轉(zhuǎn)軸的一端安裝在軸套一的軸套中心孔中。最后把定子鐵芯二的磁極柱二徑向外側(cè)一端安裝在定子套筒另一端的定子極靴二的定位凹槽二中，并且使轉(zhuǎn)軸的另一端安裝在軸套二的軸套中心孔中。

所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)裝配后，以定子磁極是六極作為計(jì)算條件，每一個(gè)定子極靴一與定子極靴二在空間上相差九十度電角度。以定子磁極是二極作為計(jì)算條件，每三個(gè)相鄰的定子極靴一與三個(gè)相鄰的定子極靴二在空間上相差九十度電角度。每一個(gè)定子繞組一產(chǎn)生的定子磁場(chǎng)在一個(gè)定子極靴一徑向內(nèi)表面形成定子磁極一，每一個(gè)定子繞組二產(chǎn)生的定子磁場(chǎng)在一個(gè)定子極靴二徑向內(nèi)表面形成定子磁極二。

定子極靴一徑向內(nèi)表面至永磁體一徑向外表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是永磁體氣隙。定子極靴二徑向內(nèi)表面至永磁體二徑向外表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是永磁體氣隙。定子極靴一徑向內(nèi)表面至轉(zhuǎn)子鐵芯一的鐵芯凸極徑向外表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是凸極氣隙。定子極靴二徑向內(nèi)表面至轉(zhuǎn)子鐵芯二的鐵芯凸極徑向外表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是凸極氣隙。定子極靴一徑向內(nèi)表面至鼠籠鐵芯徑向外表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是鼠籠鐵芯氣隙。定子極靴二徑向內(nèi)表面至鼠籠鐵芯徑向外表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是鼠籠鐵芯氣隙。凸極氣隙長(zhǎng)度小于或等于永磁體氣隙長(zhǎng)度。

所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)在二極同步運(yùn)行時(shí)，由數(shù)量各為一個(gè)的N1極的永磁體一、S1極的永磁體一、N2極的永磁體二、S2極的永磁體二共同組成轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。

所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)在六極同步運(yùn)行時(shí)，由數(shù)量各為一個(gè)的N1極的永磁體一、S1極的永磁體一和數(shù)量各為二個(gè)的S1′極的轉(zhuǎn)子輔助磁極、N1′極的轉(zhuǎn)子輔助磁極，以及數(shù)量各為一個(gè)的N2極的永磁體二、S2極的永磁體二和數(shù)量各為二個(gè)的S2′極的轉(zhuǎn)子輔助磁極、N2′極的轉(zhuǎn)子輔助磁極共同組成轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。

所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)的分段移相異步起動(dòng)過(guò)程是：

所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)在六極異步起動(dòng)或二極異步起動(dòng)時(shí)，移相電容串聯(lián)在定子繞組二線(xiàn)路中，或者移相電容串聯(lián)在定子繞組一線(xiàn)路中，所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)接通電源后，定子繞組一與定子繞組二電壓相位相差九十度電角度。并且，定子極靴一與定子極靴二在空間上相差九十度電角度。定子繞組一在定子極靴一徑向內(nèi)表面形成的定子磁場(chǎng)一與定子繞組二在定子極靴二徑向內(nèi)表面形成的定子磁場(chǎng)二交替穿過(guò)鼠籠鐵芯，在電動(dòng)機(jī)氣隙中形成定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子鼠籠的鼠籠導(dǎo)條切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線(xiàn)產(chǎn)生異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，把轉(zhuǎn)子部件牽入同步轉(zhuǎn)速。

所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)的變極變速同步運(yùn)行過(guò)程是：

在二極同步運(yùn)行時(shí)，永磁體一的磁力線(xiàn)路徑是，磁力線(xiàn)從徑向外表面是N1極的永磁體一徑向外表面出發(fā)，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)永磁體氣隙進(jìn)入定子極靴一，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)定子鐵芯一進(jìn)入徑向外表面是S1極的永磁體一對(duì)應(yīng)的定子極靴一中，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)永磁體氣隙進(jìn)入徑向外表面是S1極的永磁體一，磁力線(xiàn)進(jìn)入轉(zhuǎn)子鐵芯一，磁力線(xiàn)回到徑向外表面是N1極的永磁體一的徑向內(nèi)表面，形成閉合回路。

在二極同步運(yùn)行時(shí)，永磁體二的磁力線(xiàn)路徑是，磁力線(xiàn)從徑向外表面是N2極的永磁體二徑向外表面出發(fā)，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)永磁體氣隙進(jìn)入定子極靴二，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)定子鐵芯二進(jìn)入徑向外表面是S2極的永磁體二對(duì)應(yīng)的定子極靴二中，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)永磁體氣隙進(jìn)入徑向外表面是S2極的永磁體二，磁力線(xiàn)進(jìn)入轉(zhuǎn)子鐵芯二，磁力線(xiàn)回到徑向外表面是N2極的永磁體二的徑向內(nèi)表面，形成閉合回路。

在A時(shí)刻定子繞組一兩端電壓為最大值，永磁體一的N1轉(zhuǎn)子磁極和S1轉(zhuǎn)子磁極與定子繞組一在定子極靴一徑向內(nèi)表面形成的定子磁場(chǎng)一相互作用產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩。在B時(shí)刻定子繞組二兩端電壓為最大值，永磁體二的N2轉(zhuǎn)子磁極和S2轉(zhuǎn)子磁極與定子繞組二在定子極靴二徑向內(nèi)表面形成的定子磁場(chǎng)二相互作用產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩。所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)入二極同步運(yùn)行。

在六極同步運(yùn)行時(shí)，永磁體一的磁力線(xiàn)路徑一是，磁力線(xiàn)從徑向外表面是N1極的永磁體一徑向外表面出發(fā)，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)永磁體氣隙進(jìn)入定子極靴一，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)定子鐵芯一進(jìn)入相鄰的定子極靴一，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)凸極氣隙進(jìn)入S1′極的轉(zhuǎn)子輔助磁極，磁力線(xiàn)進(jìn)入轉(zhuǎn)子鐵芯一，磁力線(xiàn)回到徑向外表面是N1極的永磁體一的徑向內(nèi)表面，形成閉合回路。

在六極同步運(yùn)行時(shí)，永磁體一的磁力線(xiàn)路徑二是，磁力線(xiàn)從徑向外表面是S1極的永磁體一徑向內(nèi)表面出發(fā)，磁力線(xiàn)進(jìn)入轉(zhuǎn)子鐵芯一，磁力線(xiàn)從N1′極的轉(zhuǎn)子輔助磁極經(jīng)過(guò)凸極氣隙進(jìn)入定子極靴一，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)定子鐵芯一進(jìn)入相鄰的定子極靴一，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)永磁體氣隙回到徑向外表面是S1極的永磁體一，形成閉合回路。

在六極同步運(yùn)行時(shí)，永磁體二的磁力線(xiàn)路徑一是，磁力線(xiàn)從徑向外表面是N2極的永磁體二徑向外表面出發(fā)，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)永磁體氣隙進(jìn)入定子極靴二，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)定子鐵芯二進(jìn)入相鄰的定子極靴二，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)凸極氣隙進(jìn)入S2′極的轉(zhuǎn)子輔助磁極，磁力線(xiàn)進(jìn)入轉(zhuǎn)子鐵芯二，磁力線(xiàn)回到徑向外表面是N2極的永磁體二的徑向內(nèi)表面，形成閉合回路。

在六極同步運(yùn)行時(shí)，永磁體二的磁力線(xiàn)路徑二是，磁力線(xiàn)從徑向外表面是S2極的永磁體二徑向內(nèi)表面出發(fā)，磁力線(xiàn)進(jìn)入轉(zhuǎn)子鐵芯二，磁力線(xiàn)從N2′極的轉(zhuǎn)子輔助磁極經(jīng)過(guò)凸極氣隙進(jìn)入定子極靴二，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)定子鐵芯二進(jìn)入相鄰的定子極靴二，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)永磁體氣隙回到徑向外表面是S2極的永磁體二，形成閉合回路。

在A時(shí)刻定子繞組一兩端電壓為最大值，永磁體一的N1轉(zhuǎn)子磁極和S1轉(zhuǎn)子磁極，以及N1′轉(zhuǎn)子輔助磁極和S1′轉(zhuǎn)子輔助磁極與定子繞組一在定子極靴一徑向內(nèi)表面形成的定子磁場(chǎng)一相互作用產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩。在B時(shí)刻定子繞組二兩端電壓為最大值，永磁體二的N2轉(zhuǎn)子磁極和S2轉(zhuǎn)子磁極，以及N2′轉(zhuǎn)子輔助磁極和S2′轉(zhuǎn)子輔助磁極與定子繞組二在定子極靴二徑向內(nèi)表面形成的定子磁場(chǎng)二相互作用產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩。所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)入六極同步運(yùn)行。

所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)接通電源后，定子繞組一與定子繞組二電壓相位相差九十度電角度。并且，定子極靴一與定子極靴二在空間上相差九十度電角度。定子繞組一在定子極靴一徑向內(nèi)表面形成的定子磁場(chǎng)一與定子繞組二在定子極靴二徑向內(nèi)表面形成的定子磁場(chǎng)二交替穿過(guò)鼠籠鐵芯，在電動(dòng)機(jī)氣隙中形成定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子鼠籠的鼠籠導(dǎo)條切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線(xiàn)產(chǎn)生異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，把轉(zhuǎn)子部件牽入同步轉(zhuǎn)速。所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)二極同步運(yùn)行或六極同步運(yùn)行，具備電機(jī)效率高的優(yōu)點(diǎn)。定子繞組一和定子繞組二是集中式繞組，加工自動(dòng)化程度高，人工成本低。

附圖說(shuō)明

說(shuō)明書(shū)附圖是分段移相起動(dòng)變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖和示意圖。圖1是所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)的軸測(cè)圖。圖2是所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)的軸測(cè)剖視圖。圖3是轉(zhuǎn)子部件的軸測(cè)圖。圖4是轉(zhuǎn)子鐵芯一或轉(zhuǎn)子鐵芯二的軸測(cè)圖。圖5是定子部件的軸測(cè)剖視圖。圖6是定子部件的軸測(cè)圖，隱藏了定子套筒。圖中標(biāo)注的是定子磁極為六極同步運(yùn)行時(shí)某個(gè)時(shí)刻，定子極靴一或定子極靴二徑向內(nèi)表面的定子磁極極性。圖7是定子套筒的軸測(cè)剖視圖。圖8是定子套筒與定子極靴一、定子極靴二安裝在一起的軸測(cè)剖視圖。圖9是定子鐵芯一、定子鐵芯二相對(duì)安裝位置的軸測(cè)圖。圖10是定子鐵芯一與定子繞組一安裝在一起，定子鐵芯二與定子繞組二安裝在一起，其相對(duì)安裝位置的軸測(cè)圖。圖11是定子極靴一的軸測(cè)圖。圖12是定子極靴二的軸測(cè)圖。圖13是定子繞組一或定子繞組二的軸測(cè)圖。圖14是軸套一或軸套二的軸測(cè)圖。

圖15是所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)的分段移相異步起動(dòng)過(guò)程示意圖。

圖16是二極同步運(yùn)行時(shí)，永磁體一的磁力線(xiàn)路徑示意圖。在A時(shí)刻定子繞組一兩端電壓為最大值，圖中標(biāo)注定子極靴一徑向內(nèi)表面的定子磁極極性。

圖17是二極同步運(yùn)行時(shí)，永磁體二的磁力線(xiàn)路徑示意圖。在A時(shí)刻定子繞組二兩端電壓為零。定子極靴二徑向內(nèi)表面無(wú)定子磁場(chǎng)。

圖18是二極同步運(yùn)行時(shí)，永磁體一的磁力線(xiàn)路徑示意圖。在B時(shí)刻定子繞組一兩端電壓為零。定子極靴一徑向內(nèi)表面無(wú)定子磁場(chǎng)。此時(shí)，轉(zhuǎn)子部件相對(duì)于A時(shí)刻旋轉(zhuǎn)了九十度電角度。

圖19是二極同步運(yùn)行時(shí)，永磁體二的磁力線(xiàn)路徑示意圖。在B時(shí)刻定子繞組二兩端電壓為最大值，圖中標(biāo)注定子極靴二徑向內(nèi)表面的定子磁極極性。此時(shí)，轉(zhuǎn)子部件相對(duì)于A時(shí)刻旋轉(zhuǎn)了九十度電角度。

圖20是六極同步運(yùn)行時(shí)，永磁體一的磁力線(xiàn)路徑示意圖。在A時(shí)刻定子繞組一兩端電壓為最大值，圖中標(biāo)注定子極靴一徑向內(nèi)表面的定子磁極極性。

圖21是六極同步運(yùn)行時(shí)，永磁體二的磁力線(xiàn)路徑示意圖。在A時(shí)刻定子繞組二兩端電壓為零。定子極靴二徑向內(nèi)表面無(wú)定子磁場(chǎng)。

圖22是六極同步運(yùn)行時(shí)，永磁體一的磁力線(xiàn)路徑示意圖。在B時(shí)刻定子繞組一兩端電壓為零。定子極靴一徑向內(nèi)表面無(wú)定子磁場(chǎng)。此時(shí)，轉(zhuǎn)子部件相對(duì)于A時(shí)刻旋轉(zhuǎn)了九十度電角度。

圖23是六極同步運(yùn)行時(shí)，永磁體二的磁力線(xiàn)路徑示意圖。在B時(shí)刻定子繞組二兩端電壓為最大值，圖中標(biāo)注定子極靴二徑向內(nèi)表面的定子磁極極性。此時(shí)，轉(zhuǎn)子部件相對(duì)于A時(shí)刻旋轉(zhuǎn)了九十度電角度。

說(shuō)明書(shū)附圖中，小寫(xiě)字母n1和s1代表定子極靴一徑向內(nèi)表面的定子磁場(chǎng)一極性。小寫(xiě)字母n2和s2代表定子極靴二徑向內(nèi)表面的定子磁場(chǎng)二極性。大寫(xiě)母N1和S1代表永磁體一的磁極極性。大寫(xiě)字母N1′和S1′代表轉(zhuǎn)子鐵芯一的轉(zhuǎn)子輔助磁極極性。大寫(xiě)母N2和S2代表永磁體二的磁極極性。大寫(xiě)字母N2′和S2′代表轉(zhuǎn)子鐵芯二的轉(zhuǎn)子輔助磁極極性。

圖中標(biāo)注有轉(zhuǎn)軸1、定子繞組一2、軸套一3、定子鐵芯一4、定子套筒5、定子極靴一6、轉(zhuǎn)子鐵芯一7、鼠籠鐵芯8、轉(zhuǎn)子鐵芯二9、隔磁襯套10、永磁體一11、鼠籠端環(huán)12、永磁體二13、軸套二14、定子鐵芯二15、定子繞組二16、鼠籠導(dǎo)條17、鐵芯磁極槽18、轉(zhuǎn)子鐵芯軸孔19、鐵芯凸極20、定子極靴二21、縱隔磁筋一22、極靴凹槽一23、燕尾槽一24、橫隔磁筋25、燕尾槽二26、極靴凹槽二27、縱隔磁筋二28、定位凹槽一29、定位凹槽二30、定子鐵芯軸孔一31、磁極柱一32、定子鐵芯軸孔二33、磁極柱二34、燕尾隼一35、燕尾隼二36、繞組線(xiàn)圈37、線(xiàn)圈骨架38、骨架軸孔39、軸套中心孔40、軸套凸臺(tái)41、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)磁力線(xiàn)路徑42、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向43、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向44、定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向45、定子磁場(chǎng)方向46、定子磁場(chǎng)磁力線(xiàn)路徑47。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步敘述。

參照?qǐng)D1至圖14，分段移相起動(dòng)變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)包括定子部件、轉(zhuǎn)子部件。轉(zhuǎn)子部件安裝在定子部件的徑向內(nèi)側(cè)。所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)采用電容移相。

轉(zhuǎn)子部件包括轉(zhuǎn)軸1、隔磁襯套10、鼠籠鐵芯8、轉(zhuǎn)子鼠籠、轉(zhuǎn)子鐵芯一7、轉(zhuǎn)子鐵芯二9、永磁體一11、永磁體二13。轉(zhuǎn)軸1呈圓柱形。隔磁襯套10呈圓筒形，隔磁襯套10中間是隔磁襯套軸孔，隔磁襯套10材質(zhì)是非導(dǎo)磁材料。轉(zhuǎn)軸1的中間部位安裝在隔磁襯套10的隔磁襯套軸孔中。轉(zhuǎn)子鼠籠包括鼠籠端環(huán)12、鼠籠導(dǎo)條17，轉(zhuǎn)子鼠籠安裝在鼠籠鐵芯8中，鼠籠鐵芯8安裝在隔磁襯套10中間部位的徑向外側(cè)。

轉(zhuǎn)子鐵芯一7呈圓環(huán)形，轉(zhuǎn)子鐵芯一7中間是轉(zhuǎn)子鐵芯軸孔19，轉(zhuǎn)子鐵芯一7徑向外側(cè)邊緣依次均布兩個(gè)鐵芯磁極槽18和兩個(gè)鐵芯凸極20。轉(zhuǎn)子鐵芯二9與轉(zhuǎn)子鐵芯一7的結(jié)構(gòu)相同。轉(zhuǎn)子鐵芯二9呈圓環(huán)形，轉(zhuǎn)子鐵芯二9中間是轉(zhuǎn)子鐵芯軸孔19，轉(zhuǎn)子鐵芯二9徑向外側(cè)邊緣依次均布兩個(gè)鐵芯磁極槽18和兩個(gè)鐵芯凸極20。

兩個(gè)瓦片形的永磁體一11分別安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯一7的兩個(gè)鐵芯磁極槽18內(nèi)，該兩個(gè)永磁體一11徑向外表面的磁極極性互為異性磁極。每一個(gè)永磁體一11磁化相鄰的鐵芯凸極20一側(cè)，形成一個(gè)與該永磁體一11互為異性磁極的轉(zhuǎn)子輔助磁極。

兩個(gè)瓦片形的永磁體二13分別安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯二9的兩個(gè)鐵芯磁極槽18內(nèi)，該兩個(gè)永磁體二13徑向外表面的磁極極性互為異性磁極。每一個(gè)永磁體二13磁化相鄰的鐵芯凸極20一側(cè)，形成一個(gè)與該永磁體二13互為異性磁極的轉(zhuǎn)子輔助磁極。

轉(zhuǎn)子部件裝配時(shí)，轉(zhuǎn)子鐵芯一7安裝在隔磁襯套10一端的徑向外側(cè)。轉(zhuǎn)子鐵芯二9安裝在隔磁襯套10另一端的徑向外側(cè)。轉(zhuǎn)子鐵芯一7的兩個(gè)鐵芯磁極槽18與轉(zhuǎn)子鐵芯二9的兩個(gè)鐵芯磁極槽18沿軸向?qū)R，并且，沿軸向?qū)R的永磁體一11與永磁體二13徑向外表面的磁極極性相同。

定子部件包括定子繞組一2、軸套一3、定子鐵芯一4、定子套筒5、定子極靴一6、軸套二14、定子鐵芯二15、定子繞組二16、定子極靴二21。定子繞組一2、定子繞組二16的結(jié)構(gòu)相同，定子繞組一2、定子繞組二16分別包括繞組線(xiàn)圈37、線(xiàn)圈骨架38，線(xiàn)圈骨架38中間是骨架軸孔39，繞組線(xiàn)圈37安裝在線(xiàn)圈骨架38上。軸套一3、軸套二14的結(jié)構(gòu)相同，軸套一3、軸套二14呈圓筒形，軸套一3和軸套二14中間是軸套中心孔40，軸套一3和軸套二14徑向外側(cè)一端是軸套凸臺(tái)41。

定子鐵芯一4中間是定子鐵芯軸孔一31，定子鐵芯一4徑向外側(cè)邊緣均布六個(gè)磁極柱一32。每一個(gè)磁極柱一32上安裝有一個(gè)定子繞組一2，軸套一3安裝在定子鐵芯軸孔一31中。定子鐵芯二15與定子鐵芯一4的結(jié)構(gòu)相同。定子鐵芯二15中間是定子鐵芯軸孔二33，定子鐵芯二15徑向外側(cè)邊緣均布六個(gè)磁極柱二34。每一個(gè)磁極柱二34上安裝有一個(gè)定子繞組二16，軸套二14安裝在定子鐵芯軸孔二33中。

定子極靴一6呈瓦片形，定子極靴一6徑向外表面有燕尾隼一35，定子極靴一6徑向內(nèi)表面的一端有定位凹槽一29。定子極靴二21與定子極靴一6的結(jié)構(gòu)相同。定子極靴二21呈瓦片形，定子極靴二21徑向外表面有燕尾隼二36，定子極靴二21徑向內(nèi)表面的一端有定位凹槽二30。

定子套筒5呈圓筒形，定子套筒5材質(zhì)是非導(dǎo)磁材料，定子套筒5徑向內(nèi)表面的中間是環(huán)形的橫隔磁筋25。定子套筒5徑向內(nèi)表面的一端均布六個(gè)極靴凹槽一23，相鄰兩個(gè)極靴凹槽一23之間是縱隔磁筋一22，每一個(gè)極靴凹槽一23中間是燕尾槽一24。定子套筒5徑向內(nèi)表面的另一端均布六個(gè)極靴凹槽二27，相鄰兩個(gè)極靴凹槽二27之間是縱隔磁筋二28，每一個(gè)極靴凹槽二27中間是燕尾槽二26。

六個(gè)定子極靴一6分別安裝在定子套筒5的極靴凹槽一23中，并且使每一個(gè)定子極靴一6的燕尾隼一35安裝在定子套筒5的燕尾槽一24中。六個(gè)定子極靴二21分別安裝在定子套筒5的極靴凹槽二27中，并且使每一個(gè)定子極靴二21的燕尾隼二36安裝在定子套筒5的燕尾槽二26中。定子套筒5采用注塑的加工方法，使定子套筒5與定子極靴一6、定子極靴二21安裝在一起。

定子部件裝配時(shí)，把定子鐵芯一4的磁極柱一32徑向外側(cè)一端安裝在定子套筒5一端的定子極靴一6的定位凹槽一29中。再把轉(zhuǎn)子部件安裝在定子部件的徑向內(nèi)側(cè)，并且使轉(zhuǎn)軸1的一端安裝在軸套一3的軸套中心孔40中。最后把定子鐵芯二15的磁極柱二34徑向外側(cè)一端安裝在定子套筒5另一端的定子極靴二21的定位凹槽二30中，并且使轉(zhuǎn)軸1的另一端安裝在軸套二14的軸套中心孔40中。

所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)裝配后，以定子磁極是六極作為計(jì)算條件，每一個(gè)定子極靴一6與定子極靴二21在空間上相差九十度電角度。以定子磁極是二極作為計(jì)算條件，每三個(gè)相鄰的定子極靴一6與三個(gè)相鄰的定子極靴二21在空間上相差九十度電角度。每一個(gè)定子繞組一2產(chǎn)生的定子磁場(chǎng)在一個(gè)定子極靴一6徑向內(nèi)表面形成定子磁極一，每一個(gè)定子繞組二16產(chǎn)生的定子磁場(chǎng)在一個(gè)定子極靴二21徑向內(nèi)表面形成定子磁極二。

定子極靴一6徑向內(nèi)表面至永磁體一11徑向外表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是永磁體氣隙。定子極靴二21徑向內(nèi)表面至永磁體二13徑向外表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是永磁體氣隙。定子極靴一6徑向內(nèi)表面至轉(zhuǎn)子鐵芯一7的鐵芯凸極20徑向外表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是凸極氣隙。定子極靴二21徑向內(nèi)表面至轉(zhuǎn)子鐵芯二9的鐵芯凸極20徑向外表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是凸極氣隙。定子極靴一6徑向內(nèi)表面至鼠籠鐵芯8徑向外表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是鼠籠鐵芯氣隙。定子極靴二21徑向內(nèi)表面至鼠籠鐵芯8徑向外表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是鼠籠鐵芯氣隙。凸極氣隙長(zhǎng)度小于或等于永磁體氣隙長(zhǎng)度。

所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)在二極同步運(yùn)行時(shí)，由數(shù)量各為一個(gè)的N1極的永磁體一11、S1極的永磁體一11、N2極的永磁體二13、S2極的永磁體二13共同組成轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。

所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)在六極同步運(yùn)行時(shí)，由數(shù)量各為一個(gè)的N1極的永磁體一11、S1極的永磁體一11和數(shù)量各為二個(gè)的S1′極的轉(zhuǎn)子輔助磁極、N1′極的轉(zhuǎn)子輔助磁極，以及數(shù)量各為一個(gè)的N2極的永磁體二13、S2極的永磁體二13和數(shù)量各為二個(gè)的S2′極的轉(zhuǎn)子輔助磁極、N2′極的轉(zhuǎn)子輔助磁極共同組成轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。

參照?qǐng)D15，所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)的分段移相異步起動(dòng)過(guò)程是：

所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)在六極異步起動(dòng)或二極異步起動(dòng)時(shí)，移相電容串聯(lián)在定子繞組二16線(xiàn)路中，或者移相電容串聯(lián)在定子繞組一2線(xiàn)路中，所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)接通電源后，定子繞組一2與定子繞組二16電壓相位相差九十度電角度。并且，定子極靴一6與定子極靴二21在空間上相差九十度電角度。定子繞組一2在定子極靴一6徑向內(nèi)表面形成的定子磁場(chǎng)一與定子繞組二16在定子極靴二21徑向內(nèi)表面形成的定子磁場(chǎng)二交替穿過(guò)鼠籠鐵芯8，在電動(dòng)機(jī)氣隙中形成定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子鼠籠的鼠籠導(dǎo)條17切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線(xiàn)產(chǎn)生異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，把轉(zhuǎn)子部件牽入同步轉(zhuǎn)速。

參照?qǐng)D16至圖23，所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)的變極變速同步運(yùn)行過(guò)程是：

在二極同步運(yùn)行時(shí)，永磁體一11的磁力線(xiàn)路徑是，磁力線(xiàn)從徑向外表面是N1極的永磁體一11徑向外表面出發(fā)，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)永磁體氣隙進(jìn)入定子極靴一6，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)定子鐵芯一4進(jìn)入徑向外表面是S1極的永磁體一11對(duì)應(yīng)的定子極靴一6中，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)永磁體氣隙進(jìn)入徑向外表面是S1極的永磁體一11，磁力線(xiàn)進(jìn)入轉(zhuǎn)子鐵芯一7，磁力線(xiàn)回到徑向外表面是N1極的永磁體一11的徑向內(nèi)表面，形成閉合回路。

在二極同步運(yùn)行時(shí)，永磁體二13的磁力線(xiàn)路徑是，磁力線(xiàn)從徑向外表面是N2極的永磁體二13徑向外表面出發(fā)，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)永磁體氣隙進(jìn)入定子極靴二21，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)定子鐵芯二15進(jìn)入徑向外表面是S2極的永磁體二13對(duì)應(yīng)的定子極靴二21中，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)永磁體氣隙進(jìn)入徑向外表面是S2極的永磁體二13，磁力線(xiàn)進(jìn)入轉(zhuǎn)子鐵芯二9，磁力線(xiàn)回到徑向外表面是N2極的永磁體二13的徑向內(nèi)表面，形成閉合回路。

在A時(shí)刻定子繞組一2兩端電壓為最大值，永磁體一11的N1轉(zhuǎn)子磁極和S1轉(zhuǎn)子磁極與定子繞組一2在定子極靴一6徑向內(nèi)表面形成的定子磁場(chǎng)一相互作用產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩。在B時(shí)刻定子繞組二16兩端電壓為最大值，永磁體二13的N2轉(zhuǎn)子磁極和S2轉(zhuǎn)子磁極與定子繞組二16在定子極靴二21徑向內(nèi)表面形成的定子磁場(chǎng)二相互作用產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩。所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)入二極同步運(yùn)行。

在六極同步運(yùn)行時(shí)，永磁體一11的磁力線(xiàn)路徑一是，磁力線(xiàn)從徑向外表面是N1極的永磁體一11徑向外表面出發(fā)，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)永磁體氣隙進(jìn)入定子極靴一6，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)定子鐵芯一4進(jìn)入相鄰的定子極靴一6，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)凸極氣隙進(jìn)入S1′極的轉(zhuǎn)子輔助磁極，磁力線(xiàn)進(jìn)入轉(zhuǎn)子鐵芯一7，磁力線(xiàn)回到徑向外表面是N1極的永磁體一11的徑向內(nèi)表面，形成閉合回路。

在六極同步運(yùn)行時(shí)，永磁體一11的磁力線(xiàn)路徑二是，磁力線(xiàn)從徑向外表面是S1極的永磁體一11徑向內(nèi)表面出發(fā)，磁力線(xiàn)進(jìn)入轉(zhuǎn)子鐵芯一7，磁力線(xiàn)從N1′極的轉(zhuǎn)子輔助磁極經(jīng)過(guò)凸極氣隙進(jìn)入定子極靴一6，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)定子鐵芯一4進(jìn)入相鄰的定子極靴一6，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)永磁體氣隙回到徑向外表面是S1極的永磁體一11，形成閉合回路。

在六極同步運(yùn)行時(shí)，永磁體二13的磁力線(xiàn)路徑一是，磁力線(xiàn)從徑向外表面是N2極的永磁體二13徑向外表面出發(fā)，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)永磁體氣隙進(jìn)入定子極靴二21，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)定子鐵芯二15進(jìn)入相鄰的定子極靴二21，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)凸極氣隙進(jìn)入S2′極的轉(zhuǎn)子輔助磁極，磁力線(xiàn)進(jìn)入轉(zhuǎn)子鐵芯二9，磁力線(xiàn)回到徑向外表面是N2極的永磁體二13的徑向內(nèi)表面，形成閉合回路。

在六極同步運(yùn)行時(shí)，永磁體二13的磁力線(xiàn)路徑二是，磁力線(xiàn)從徑向外表面是S2極的永磁體二13徑向內(nèi)表面出發(fā)，磁力線(xiàn)進(jìn)入轉(zhuǎn)子鐵芯二9，磁力線(xiàn)從N2′極的轉(zhuǎn)子輔助磁極經(jīng)過(guò)凸極氣隙進(jìn)入定子極靴二21，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)定子鐵芯二15進(jìn)入相鄰的定子極靴二21，磁力線(xiàn)經(jīng)過(guò)永磁體氣隙回到徑向外表面是S2極的永磁體二13，形成閉合回路。

在A時(shí)刻定子繞組一2兩端電壓為最大值，永磁體一11的N1轉(zhuǎn)子磁極和S1轉(zhuǎn)子磁極，以及N1′轉(zhuǎn)子輔助磁極和S1′轉(zhuǎn)子輔助磁極與定子繞組一2在定子極靴一6徑向內(nèi)表面形成的定子磁場(chǎng)一相互作用產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩。在B時(shí)刻定子繞組二16兩端電壓為最大值，永磁體二13的N2轉(zhuǎn)子磁極和S2轉(zhuǎn)子磁極，以及N2′轉(zhuǎn)子輔助磁極和S2′轉(zhuǎn)子輔助磁極與定子繞組二16在定子極靴二21徑向內(nèi)表面形成的定子磁場(chǎng)二相互作用產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩。所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)入六極同步運(yùn)行。

所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)接通電源后，定子繞組一2與定子繞組二16電壓相位相差九十度電角度。并且，定子極靴一6與定子極靴二21在空間上相差九十度電角度。定子繞組一2在定子極靴一6徑向內(nèi)表面形成的定子磁場(chǎng)一與定子繞組二16在定子極靴二21徑向內(nèi)表面形成的定子磁場(chǎng)二交替穿過(guò)鼠籠鐵芯8，在電動(dòng)機(jī)氣隙中形成定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子鼠籠的鼠籠導(dǎo)條17切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線(xiàn)產(chǎn)生異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，把轉(zhuǎn)子部件牽入同步轉(zhuǎn)速。所述變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)二極同步運(yùn)行或六極同步運(yùn)行，具備電機(jī)效率高的優(yōu)點(diǎn)。定子繞組一2和定子繞組二16是集中式繞組，加工自動(dòng)化程度高，人工成本低。