调节式变极变速永磁同步电动的制造方法
【专利摘要】本发明是一种调节式变极变速永磁同步电动机，其涉及一种应用于永磁同步电动机的方法。在低转速小功率输出时，若干个转子主磁极和若干个转子辅助磁极共同建立低转速转子磁场。切向调节磁场不会影响永磁转子在电动机气隙中的磁通密度。在高转速大功率输出时，若干个转子主磁极共同建立高转速转子磁场。通过转子辅助磁通闭合路径的改变，使调节式转子能够自动适应变换电动机磁极数，实现永磁同步电动机的变极变速。同时，切向调节磁场会增加永磁转子在电动机气隙中的磁通密度。使两种功率状态下电动机每相绕组感应的反电动势小于并接近于外加端电压，两种功率状态下电动机的功率因数均接近于1，调节式变极变速永磁同步电动机可以兼顾双功率设计。
【专利说明】调节式变极变速永磁同步电动机
【技术领域】
[0001]本发明是一种调节式变极变速永磁同步电动机，其涉及一种应用于永磁同步电动机的方法，特别是涉及一种能够异步起动和变极变速的永磁同步电动机的方法。
【背景技术】
[0002]交流异步电动机的效率较低，永磁同步电动机的效率高、功率因数高、节能效果显著，所以永磁同步电动机正逐渐取代交流异步电动机成为主流电动机。普通永磁同步电动机无法自起动，需要配置变频器，但是变频器成本较高。异步起动永磁同步电动机不需要配置变频器，能够在节能的前提下降低设备成本。国家标准《GB/T25303纺织专用高效率永磁同步电动机技术条件》和《GB/T22711高效三相永磁同步电动机技术条件》分别规定了一种适用于纺织、石油行业的自起动永磁同步电动机。两个标准中的永磁同步电动机均采用内置式转子，内置式转子结构复杂，不适宜做小规格的电动机，所以两个标准中没有小于1.1kw的小功率电动机规格。
[0003]以油田游梁式抽油机所采用的双速电动机为代表的大中型交流异步电动机，普遍采用变极变速节能技术，交流异步电动机的鼠笼绕组能够自动适应变换电动机磁极数。传统永磁同步电动机的表面式转子和内置式转子均无法自动适应变换电动机磁极数，因此，传统永磁同步电动机技术无法采用变极变速的方法。
[0004]风机泵类负载的轴功率与转速的三次方成正比，因此应用于风机泵类负载的变极变速电动机采用双功率设计，即低转速时小功率输出，高转速时大功率输出，才能符合节能要求。双功率设计通常采用改变绕组接线方式，即低转速小功率输出时，绕组尽可能多的串联，高转速大功率输出时，绕组尽可能多的并联。绕组串联数量多，绕组感应的反电动势高，绕组串联数量少，绕组感应的反电动势低。电动机每相绕组感应的反电动势小于并接近于外加端电压，电动机的功率因数则接近于1，电动机才具有高效节能优势。普通电动机无法兼顾双功率设计，因此，普通变极变速双功率电动机的效率低于单一功率电动机的效率。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服传统小型永磁同步电动机无法自起动、不能变极变速、双功率电动机效率低的缺陷，提供一种能够异步起动、变极变速、双功率电动机效率高的适用于小型永磁同步电动机的方法。本发明的实施方案如下:
本发明总的特征是调节式变极变速永磁同步电动机的转子采用调节式转子，电动机定子绕组采用非变极定子绕组或变极定子绕组。
[0006]调节式转子的转子铁芯部件主要由若干个永磁铁芯和若干个调节式鼠笼铁芯两种类型的转子铁芯组成。永磁铁芯有变极永磁铁芯和非变极永磁铁芯两种结构。调节式转子分为变极调节式转子和非变极调节式转子。变极调节式转子的转子铁芯部件是含有变极永磁铁芯和调节式鼠笼铁芯的变极转子铁芯部件。非变极调节式转子的转子铁芯部件是含有非变极永磁铁芯和调节式鼠笼铁芯的非变极转子铁芯部件。变极调节式转子与含有变极定子绕组的电动机定子装配在一起，组成异步起动变极变速永磁同步电动机。非变极调节式转子与含有非变极定子绕组的电动机定子装配在一起，组成异步起动永磁同步电动机。
[0007]变极永磁铁芯的径向外表面有若干个转子凹槽和若干个转子凸极。每一个转子凹槽中粘贴有两个互为异性磁极的永磁体，相邻转子凹槽之间的相邻永磁体互为异性磁极。每一个永磁体形成一个转子主磁极。转子主磁通在同一个转子凹槽中的两个转子主磁极之间形成闭合回路。每一个永磁体磁化相邻的转子凸极一侧，形成一个与该永磁体互为异性磁极的转子辅助磁极。转子辅助磁通在永磁体与转子凸极之间形成闭合回路。
[0008]调节式变极变速永磁同步电动机在低转速同步运行时，若干个转子主磁极和若干个转子辅助磁极共同建立低转速转子磁场。调节式变极变速永磁同步电动机在高转速同步运行时，转子辅助磁极对面的定子磁极产生的定子附加磁场与转子辅助磁极互为同性磁极，在定子附加磁场的同极性相互排斥的磁力作用下，转子辅助磁通不在永磁体与转子凸极之间形成闭合回路，转子辅助磁通合并在转子主磁通中。由若干个转子主磁极共同建立高转速转子磁场。转子辅助磁通闭合路径的改变，使变极调节式转子能够自动适应变换电动机磁极数，实现永磁同步电动机的变极变速。
[0009]调节式鼠笼铁芯的径向外表面有若干个深而窄的调节磁钢槽，每一个调节磁钢槽中粘贴有一个调节磁钢，形成一个切向调节磁场，调节磁钢槽槽底是磁桥。在没有外加磁场作用时，切向调节磁场磁通路径沿着磁桥闭合。定子磁场作用在磁桥处的磁场方向与调节磁钢作用在磁桥处的磁场方向相同时，切向调节磁场磁通路径依旧沿着磁桥闭合，切向调节磁场不会影响永磁转子在电动机气隙中的磁通密度。定子磁场作用在磁桥处的磁场方向与调节磁钢作用在磁桥处的磁场方向相反时，定子磁场迫使切向调节磁场磁通路径穿过电动机气隙，切向调节磁场磁通路径在电动机定子铁芯中闭合，切向调节磁场会增加永磁转子在电动机气隙中的磁通密度。
[0010]调节式变极变速永磁同步电动机在变极变速时改变了定子磁场方向。在低转速小功率输出时，切向调节磁场不会影响永磁转子在电动机气隙中的磁通密度。在高转速大功率输出时，切向调节磁场会增加永磁转子在电动机气隙中的磁通密度。调节式变极变速永磁同步电动机可以兼顾双功率设计，使两种功率状态下电动机每相绕组感应的反电动势小于并接近于外加端电压，两种功率状态下电动机的功率因数均接近于1，电动机具有更高效节能优势。
[0011]变极调节式转子主要由转轴、隔磁衬套、变极转子铁芯部件、变极转子鼠笼、转子永磁体部件组成。变极转子鼠笼、转子永磁体部件安装在变极转子铁芯部件上，变极转子铁芯部件安装在非导磁材料的转轴上，或者变极转子铁芯部件安装在隔磁衬套上，隔磁衬套安装在导磁材料的转轴上。
[0012]转轴呈圆柱形，材料是导磁材料或非导磁材料。导磁材料的转轴需要与隔磁衬套配合使用。隔磁衬套呈圆筒形，材料是非导磁材料。
[0013]变极转子铁芯部件至少包含有一个变极永磁铁芯和一个调节式鼠笼铁芯。变极永磁铁芯与调节式鼠笼铁芯沿轴向排列，变极永磁铁芯与调节式鼠笼铁芯之间有一个联接环。
[0014]调节式鼠笼铁芯由若干个调节式鼠笼铁芯冲片叠压而成，调节式鼠笼铁芯冲片材质是以硅钢片为代表的导磁材料。调节式鼠笼铁芯呈环形，调节式鼠笼铁芯中间是轴孔。调节式鼠笼铁芯径向外侧边缘均布若干个鼠笼铁芯导条槽，鼠笼铁芯导条槽是开口槽或闭口槽。调节式鼠笼铁芯的径向外表面有若干个深而窄的调节磁钢槽，调节磁钢槽槽底是磁桥。调节磁钢槽两侧是若干个辅助鼠笼导条槽，辅助鼠笼导条槽与鼠笼铁芯导条槽相比，辅助鼠笼导条槽槽深较浅，辅助鼠笼导条槽是开口槽或闭口槽。
[0015]变极永磁铁芯由若干个变极永磁铁芯冲片叠压而成，变极永磁铁芯冲片材质是以硅钢片为代表的导磁材料。变极永磁铁芯呈环形，变极永磁铁芯中间是轴孔。变极永磁铁芯径向外侧边缘均布若干个转子凹槽和若干个转子凸极，转子凹槽称为铁芯磁极槽，转子凸极称为铁芯凸极。铁芯磁极槽和铁芯凸极之间是阶梯形的转子调节槽。铁芯磁极槽靠近轴孔的内侧均布若干个换向鼠笼导条槽，换向鼠笼导条槽是闭口槽或开口槽。铁芯凸极靠近轴孔的内侧均布若干个核心鼠笼导条槽，核心鼠笼导条槽是开口槽或闭口槽，核心鼠笼导条槽是双鼠笼形或深槽形，核心鼠笼导条槽或者采用常用的凸形槽、梨形槽和平底槽。
[0016]阶梯形的转子调节槽侧面在粘贴永磁体时用于定位，改变转子调节槽深度，可以改变永磁体通过转子调节槽产生的径向漏磁通数量。
[0017]联接环呈环形，联接环材质是导磁材料或非导磁材料。
[0018]变极转子鼠笼用铝材压铸制成，或者用铜材焊接制成。变极转子鼠笼中间是环形的隔磁端环，两端分别是鼠笼端环一和鼠笼端环二。隔磁端环和鼠笼端环二呈环形。在隔磁端环和鼠笼端环二之间有若干个鼠笼铁芯导条，鼠笼铁芯导条与调节式鼠笼铁芯的鼠笼铁芯导条槽位置相对应。变极转子鼠笼的隔磁端环和鼠笼端环二之间有若干个辅助鼠笼导条，辅助鼠笼导条与调节式鼠笼铁芯的辅助鼠笼导条槽位置相对应。变极转子鼠笼的鼠笼端环一呈环形，并且，鼠笼端环一径向外侧边缘均布若干个端环凹槽。端环凹槽与变极永磁铁芯的铁芯磁极槽位置相对应。变极转子鼠笼的隔磁端环和鼠笼端环一之间有若干个换向鼠笼导条和若干个核心鼠笼导条。换向鼠笼导条与变极永磁铁芯的换向鼠笼导条槽位置相对应。核心鼠笼导条与变极永磁铁芯的核心鼠笼导条槽位置相对应。
[0019]转子永磁体部件由若干个永磁体和若干个调节磁钢组成。永磁体呈瓦片形。用于变极调节式转子的永磁体粘贴在变极永磁铁芯的铁芯磁极槽中。相邻的永磁体圆弧外表面互为异性磁极。
[0020]调节磁钢呈矩形，调节磁钢是永磁材料，调节磁钢粘贴在调节磁钢槽中，与调节磁钢槽两个侧面接触的分别是调节磁钢的两个磁极。相邻的调节磁钢的磁极互为异性磁极。变极调节式转子的调节磁钢位置与变极永磁铁芯的铁芯凸极沿轴向对齐，调节磁钢磁极极性分别与该铁芯凸极两侧最近的永磁体磁极极性相同。
[0021]变极调节式转子或非变极调节式转子的圆弧外表面为N极的永磁体形成一个N极转子主磁极，圆弧外表面为S极的永磁体形成一个S极转子主磁极。
[0022]变极调节式转子的N极转子主磁极的永磁体磁化邻近的铁芯凸极一侧，形成一个
S,极转子辅助磁极。S极转子主磁极的永磁体磁化邻近的铁芯凸极一侧，形成一个N'极转子辅助磁极。
[0023]铁芯凸极外表面至定子铁芯内表面的电动机气隙是凸极气隙，永磁体外表面至定子铁芯内表面的电动机气隙是永磁体气隙。凸极气隙长度小于或等于永磁体气隙长度。调节式鼠笼铁芯外表面至定子铁芯内表面的电动机气隙是鼠笼铁芯气隙。鼠笼铁芯气隙长度小于或等于凸极气隙长度。
[0024]转子辅助磁极对面的定子磁极产生定子附加磁场。定子附加磁场是定子旋转磁场的一部分。定子附加磁场磁通路径是，磁力线由定子铁芯的η极出发，穿过凸极气隙进入S'极转子辅助磁极，磁力线从核心鼠笼导条内侧绕过，磁力线经过N'极转子辅助磁极，穿过凸极气隙进入定子铁芯的s极，磁力线回到定子铁芯的η极，形成闭合回路。
[0025]变极调节式转子低转速同步运行过程是:变极调节式转子被牵入低转速同步运行时，定子旋转磁场磁极数多。转子辅助磁极对面的定子磁极产生的定子附加磁场与转子辅助磁极互为异性磁极，在定子附加磁场的异极性相互吸引的磁力作用下，增加永磁体对转子辅助磁极的磁化作用。变极调节式转子磁场磁极数与定子旋转磁场磁极数相同，并且一一对应。若干个转子主磁极和若干个转子辅助磁极共同建立低转速转子磁场。变极调节式转子的低转速转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩。
[0026]变极调节式转子处于低转速同步运行时，定子磁场作用在磁桥处的磁场方向与调节磁钢作用在磁桥处的磁场方向相同，切向调节磁场磁通路径依旧沿着磁桥闭合，切向调节磁场不会影响永磁转子在电动机气隙中的磁通密度。此时，调节式变极变速永磁同步电动机处于低转速小功率输出，电动机每相绕组串联匝数多，电动机每相绕组感应的反电动势小于并接近于外加端电压，电动机的功率因数接近于1，电动机的效率高。
[0027]变极调节式转子高转速同步运行过程是:变极调节式转子被牵入高转速同步运行时，定子旋转磁场磁极数减少。转子辅助磁极对面的定子磁极产生的定子附加磁场与转子辅助磁极互为同性磁极，在定子附加磁场的同极性相互排斥的磁力作用下，转子辅助磁通不在永磁体与转子凸极之间形成闭合回路，转子辅助磁通合并在转子主磁通中。变极调节式转子磁场磁极数与定子旋转磁场磁极数相同，并且一一对应。若干个转子主磁极共同建立高转速转子磁场。变极调节式转子的高转速转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩。
[0028]变极调节式转子处于高转速同步运行时，定子磁场作用在磁桥处的磁场方向与调节磁钢作用在磁桥处的磁场方向相反，定子磁场迫使切向调节磁场磁通路径穿过电动机气隙，切向调节磁场磁通路径在电动机定子铁芯中闭合，切向调节磁场会增加永磁转子在电动机气隙中的磁通密度。此时，调节式变极变速永磁同步电动机处于高转速大功率输出，虽然电动机每相绕组串联匝数少，但是，切向调节磁场增加了永磁转子在电动机气隙中的磁通密度，同样使电动机每相绕组感应的反电动势小于并接近于外加端电压，电动机的功率因数接近于1，电动机的效率高。
[0029]变极调节式转子异步起动过程是:变极调节式转子在异步起动时，主要依靠鼠笼铁芯导条和辅助鼠笼导条切割定子旋转磁场的磁力线产生异步起动转矩，把变极调节式转子牵入同步转速。变极调节式转子在异步起动时，核心鼠笼导条切割定子旋转磁场的磁力线产生垂直向内的感应电流或垂直向外的感应电流。垂直向内的感应电流或垂直向外的感应电流分别在鼠笼端环一或隔磁端环处汇合，形成感应电流闭合回路。两个电流方向上不平衡的垂直向内的感应电流或垂直向外的感应电流，在换向鼠笼导条内改变感应电流方向，最终在鼠笼端环一或隔磁端环处汇合，形成感应电流闭合回路。变极调节式转子异步起动时，核心鼠笼导条能产生异步起动转矩，提高变极调节式转子的异步起动性能。
[0030]非变极调节式转子主要由转轴、隔磁衬套、非变极转子铁芯部件、非变极转子鼠笼、转子永磁体部件组成。非变极转子鼠笼、转子永磁体部件安装在非变极转子铁芯部件上，非变极转子铁芯部件安装在非导磁材料的转轴上，或者非变极转子铁芯部件安装在隔磁衬套上，隔磁衬套安装在导磁材料的转轴上。
[0031]非变极转子铁芯部件至少包含有一个非变极永磁铁芯和一个调节式鼠笼铁芯。非变极永磁铁芯与调节式鼠笼铁芯沿轴向排列，非变极永磁铁芯与调节式鼠笼铁芯之间有一个联接环。
[0032]非变极永磁铁芯由若干个非变极永磁铁芯冲片叠压而成，非变极永磁铁芯冲片材质是以硅钢片为代表的导磁材料。非变极永磁铁芯呈环形，非变极永磁铁芯中间是轴孔。非变极永磁铁芯径向外侧边缘均布若干个换向鼠笼导条槽，换向鼠笼导条槽是开口槽或闭口槽。
[0033]非变极转子鼠笼用铝材压铸制成，或者用铜材焊接制成。非变极转子鼠笼中间是环形的隔磁端环，两端分别是鼠笼端环一和鼠笼端环二。隔磁端环和鼠笼端环二呈环形。在隔磁端环和鼠笼端环二之间有若干个鼠笼铁芯导条，鼠笼铁芯导条与调节式鼠笼铁芯的鼠笼铁芯导条槽位置相对应。非变极转子鼠笼的隔磁端环和鼠笼端环二之间有若干个辅助鼠笼导条，辅助鼠笼导条与调节式鼠笼铁芯的辅助鼠笼导条槽位置相对应。非变极转子鼠笼的鼠笼端环一呈环形。在隔磁端环和鼠笼端环一之间有若干个换向鼠笼导条，换向鼠笼导条与非变极永磁铁芯的换向鼠笼导条槽位置相对应。
[0034]转子永磁体部件由若干个永磁体和若干个调节磁钢组成。永磁体呈瓦片形。用于非变极调节式转子的永磁体粘贴在非变极永磁铁芯径向外表面。相邻的永磁体圆弧外表面互为异性磁极。
[0035]调节磁钢呈矩形，调节磁钢是永磁材料，调节磁钢安装在调节磁钢槽中，与调节磁钢槽两个侧面接触的分别是调节磁钢的两个磁极。相邻的调节磁钢的磁极互为异性磁极。非变极调节式转子的调节磁钢位置与非变极永磁铁芯上的两个永磁体的分界线沿轴向对齐，调节磁钢磁极极性分别与该分界线两侧最近的永磁体磁极极性相同。
[0036]非变极调节式转子异步起动过程是:非变极调节式转子在异步起动时，依靠鼠笼铁芯导条和辅助鼠笼导条切割定子旋转磁场的磁力线产生异步起动转矩，把非变极调节式转子牵入同步转速。
[0037]非变极调节式转子同步运行过程是:非变极调节式转子被牵入同步运行时，非变极调节式转子磁场磁极数与定子旋转磁场磁极数相同，并且一一对应。若干个转子主磁极共同建立转子磁场。非变极调节式转子的转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩。
[0038]非变极调节式转子处于同步运行时，定子磁场作用在磁桥处的磁场方向与调节磁钢作用在磁桥处的磁场方向相反，定子磁场迫使切向调节磁场磁通路径穿过电动机气隙，切向调节磁场磁通路径在电动机定子铁芯中闭合，切向调节磁场会增加永磁转子在电动机气隙中的磁通密度，增加非变极调节式转子的功率密度。
[0039]调节式鼠笼铁芯中粘贴的调节磁钢数量超过四个以上时，调节式转子的鼠笼铁芯导条数量太少，会降低调节式转子的异步起动性能。磁极数是四极、八极、十六极的调节式转子适宜在调节式鼠笼铁芯中粘贴二个调节磁钢。磁极数是六极、十二极的调节式转子适宜在调节式鼠笼铁芯中粘贴三个调节磁钢。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]说明书附图是调节式变极变速永磁同步电动机的结构图和示意图。其中图1是调节式变极变速永磁同步电动机轴测剖视图。图2是变极调节式转子轴测图，转子磁极为四极/八极。图3是变极调节式转子轴测剖视图，转子磁极为四极/八极。图4是变极转子铁芯部件轴测剖视图，转子磁极为四极/八极。图5是调节式鼠笼铁芯轴测图。图6是变极转子鼠笼轴测图，转子磁极为四极/八极。图7是变极调节式转子轴测图，转子磁极为八极/十六极。
[0041]图8是变极调节式转子低转速同步运行时，永磁铁芯的永磁体磁场在电动机气隙中的磁力线路径示意图，沿永磁铁芯径向剖面，转子磁极为四极/八极，定子磁极为八极。图9是变极调节式转子低转速同步运行时，调节式鼠笼铁芯的切向调节磁场磁通路径示意图，沿调节式鼠笼铁芯径向剖面，调节磁钢二个。图10是变极调节式转子高转速同步运行时,永磁铁芯的永磁体磁场在电动机气隙中的磁力线路径示意图,沿永磁铁芯径向剖面,转子磁极为四极/八极，定子磁极为四极。图11是变极调节式转子高转速同步运行时，调节式鼠笼铁芯的切向调节磁场磁通路径示意图，沿调节式鼠笼铁芯径向剖面，调节磁钢二个。图12是变极调节式转子和非变极调节式转子在异步起动和同步运行时，定子磁场的磁力线路径示意图，沿调节式鼠笼铁芯径向剖面，定子磁极为八极。
[0042]图13是非变极调节式转子轴测图，转子磁极为四极。图14是非变极调节式转子轴测剖视图，转子磁极为四极。图15是非变极调节式转子同步运行时，永磁铁芯的永磁体磁场在电动机气隙中的磁力线路径示意图，沿永磁铁芯径向剖面，转子磁极为六极，定子磁极为六极。图16是非变极调节式转子同步运行时，调节式鼠笼铁芯的切向调节磁场磁通路径示意图，沿调节式鼠笼铁芯径向剖面，调节磁钢三个。
[0043]图1至图16中，大写字母N和S代表转子主磁极极性，图中大写字母N'和Si代表转子辅助磁极极性。小写字母η和s代表定子磁极极性。字母Nt和St代表调节磁钢的磁极极性。
[0044]图中标注有转轴1、鼠笼端环一 2、隔磁衬套3、永磁体4、变极永磁铁芯5、核心鼠笼导条6、调节式鼠笼铁芯7、鼠笼铁芯导条8、隔磁端环9、鼠笼端环二 10、调节磁钢11、辅助鼠笼导条12、辅助鼠笼导条槽13、转子磁场方向14、换向鼠笼导条15、联接环16、铁芯凸极17、转子调节槽18、铁芯磁极槽19、轴孔20、换向鼠笼导条槽21、核心鼠笼导条槽22、端环凹槽23、定子24、定子磁场方向25、磁力线路径26、定子附加磁场方向27、定子磁场旋转方向28、转子旋转方向29、垂直向内的感应电流30、垂直向外的感应电流31、非变极永磁铁芯32、鼠笼铁芯导条槽33、定子附加磁场磁通路径34、调节磁钢槽35、磁桥36、切向调节磁场方向37、切向调节磁场磁通路径38组成。
【具体实施方式】
[0045]下面结合附图对本发明做进一步叙述。
[0046]参照图1、图2、图3、图8、图9、图10和图11，调节式变极变速永磁同步电动机的转子采用调节式转子，电动机定子绕组采用非变极定子绕组或变极定子绕组。
[0047]调节式转子的转子铁芯部件主要由若干个永磁铁芯和若干个调节式鼠笼铁芯7两种类型的转子铁芯组成。永磁铁芯有变极永磁铁芯5和非变极永磁铁芯32两种结构。调节式转子分为变极调节式转子和非变极调节式转子。变极调节式转子的转子铁芯部件是含有变极永磁铁芯5和调节式鼠笼铁芯7的变极转子铁芯部件。非变极调节式转子的转子铁芯部件是含有非变极永磁铁芯32和调节式鼠笼铁芯7的非变极转子铁芯部件。变极调节式转子与含有变极定子绕组的电动机定子装配在一起，组成异步起动变极变速永磁同步电动机。非变极调节式转子与含有非变极定子绕组的电动机定子装配在一起，组成异步起动永磁同步电动机。
[0048]变极永磁铁芯5的径向外表面有若干个转子凹槽和若干个转子凸极。每一个转子凹槽中粘贴有两个互为异性磁极的永磁体4，相邻转子凹槽之间的相邻永磁体4互为异性磁极。每一个永磁体4形成一个转子主磁极。转子主磁通在同一个转子凹槽中的两个转子主磁极之间形成闭合回路。每一个永磁体4磁化相邻的转子凸极一侧，形成一个与该永磁体4互为异性磁极的转子辅助磁极。转子辅助磁通在永磁体4与转子凸极之间形成闭合回路。
[0049]调节式变极变速永磁同步电动机在低转速同步运行时，若干个转子主磁极和若干个转子辅助磁极共同建立低转速转子磁场。调节式变极变速永磁同步电动机在高转速同步运行时，转子辅助磁极对面的定子磁极产生的定子附加磁场与转子辅助磁极互为同性磁极，在定子附加磁场的同极性相互排斥的磁力作用下，转子辅助磁通不在永磁体4与转子凸极之间形成闭合回路，转子辅助磁通合并在转子主磁通中。由若干个转子主磁极共同建立高转速转子磁场。转子辅助磁通闭合路径的改变，使变极调节式转子能够自动适应变换电动机磁极数，实现永磁同步电动机的变极变速。
[0050]调节式鼠笼铁芯7的径向外表面有若干个深而窄的调节磁钢槽35，每一个调节磁钢槽35中粘贴有一个调节磁钢11，形成一个切向调节磁场，调节磁钢槽35槽底是磁桥36。在没有外加磁场作用时，切向调节磁场磁通路径沿着磁桥36闭合。定子磁场作用在磁桥36处的磁场方向与调节磁钢11作用在磁桥36处的磁场方向相同时，切向调节磁场磁通路径依旧沿着磁桥36闭合，切向调节磁场不会影响永磁转子在电动机气隙中的磁通密度。定子磁场作用在磁桥36处的磁场方向与调节磁钢11作用在磁桥36处的磁场方向相反时，定子磁场迫使切向调节磁场磁通路径穿过电动机气隙，切向调节磁场磁通路径在电动机定子铁芯中闭合，切向调节磁场会增加永磁转子在电动机气隙中的磁通密度。
[0051 ] 调节式变极变速永磁同步电动机在变极变速时改变了定子磁场方向。在低转速小功率输出时，切向调节磁场不会影响永磁转子在电动机气隙中的磁通密度。在高转速大功率输出时，切向调节磁场会增加永磁转子在电动机气隙中的磁通密度。调节式变极变速永磁同步电动机可以兼顾双功率设计，使两种功率状态下电动机每相绕组感应的反电动势小于并接近于外加端电压，两种功率状态下电动机的功率因数均接近于1，电动机具有更高效节能优势。
[0052]参照图2、图3、图4、图5、图6和图7，变极调节式转子主要由转轴1、隔磁衬套3、变极转子铁芯部件、变极转子鼠笼、转子永磁体部件组成。变极转子鼠笼、转子永磁体部件安装在变极转子铁芯部件上，变极转子铁芯部件安装在非导磁材料的转轴I上，或者变极转子铁芯部件安装在隔磁衬套3上，隔磁衬套3安装在导磁材料的转轴I上。
[0053]转轴I呈圆柱形，材料是导磁材料或非导磁材料。导磁材料的转轴I需要与隔磁衬套3配合使用。隔磁衬套3呈圆筒形，材料是非导磁材料。
[0054]变极转子铁芯部件至少包含有一个变极永磁铁芯5和一个调节式鼠笼铁芯7。变极永磁铁芯5与调节式鼠笼铁芯7沿轴向排列，变极永磁铁芯5与调节式鼠笼铁芯7之间有一个联接环16。
[0055]调节式鼠笼铁芯7由若干个调节式鼠笼铁芯冲片叠压而成，调节式鼠笼铁芯冲片材质是以硅钢片为代表的导磁材料。调节式鼠笼铁芯7呈环形，调节式鼠笼铁芯7中间是轴孔20。调节式鼠笼铁芯7径向外侧边缘均布若干个鼠笼铁芯导条槽33，鼠笼铁芯导条槽33是开口槽或闭口槽。调节式鼠笼铁芯7的径向外表面有若干个深而窄的调节磁钢槽35，调节磁钢槽35槽底是磁桥36。调节磁钢槽35两侧是若干个辅助鼠笼导条槽13，辅助鼠笼导条槽13与鼠笼铁芯导条槽33相比，辅助鼠笼导条槽13槽深较浅，辅助鼠笼导条槽13是开口槽或闭口槽。
[0056]变极永磁铁芯5由若干个变极永磁铁芯冲片叠压而成，变极永磁铁芯冲片材质是以硅钢片为代表的导磁材料。变极永磁铁芯5呈环形，变极永磁铁芯5中间是轴孔20。变极永磁铁芯5径向外侧边缘均布若干个转子凹槽和若干个转子凸极，转子凹槽称为铁芯磁极槽19，转子凸极称为铁芯凸极17。铁芯磁极槽19和铁芯凸极17之间是阶梯形的转子调节槽18。铁芯磁极槽19靠近轴孔20的内侧均布若干个换向鼠笼导条槽21，换向鼠笼导条槽21是闭口槽或开口槽。铁芯凸极17靠近轴孔20的内侧均布若干个核心鼠笼导条槽22,核心鼠笼导条槽22是开口槽或闭口槽，核心鼠笼导条槽22是双鼠笼形或深槽形，核心鼠笼导条槽22或者采用常用的凸形槽、梨形槽和平底槽。
[0057]阶梯形的转子调节槽18侧面在粘贴永磁体4时用于定位，改变转子调节槽18深度，可以改变永磁体4通过转子调节槽18产生的径向漏磁通数量。
[0058]联接环16呈环形，联接环16材质是导磁材料或非导磁材料。
[0059]变极转子鼠笼用铝材压铸制成，或者用铜材焊接制成。变极转子鼠笼中间是环形的隔磁端环9，两端分别是鼠笼端环一 2和鼠笼端环二 10。隔磁端环9和鼠笼端环二 10呈环形。在隔磁端环9和鼠笼端环二 10之间有若干个鼠笼铁芯导条8，鼠笼铁芯导条8与调节式鼠笼铁芯7的鼠笼铁芯导条槽33位置相对应。变极转子鼠笼的隔磁端环9和鼠笼端环二 10之间有若干个辅助鼠笼导条12，辅助鼠笼导条12与调节式鼠笼铁芯7的辅助鼠笼导条槽13位置相对应。变极转子鼠笼的鼠笼端环一 2呈环形，并且，鼠笼端环一 2径向外侧边缘均布若干个端环凹槽23。端环凹槽23与变极永磁铁芯5的铁芯磁极槽19位置相对应。变极转子鼠笼的隔磁端环9和鼠笼端环一 2之间有若干个换向鼠笼导条15和若干个核心鼠笼导条6。换向鼠笼导条15与变极永磁铁芯5的换向鼠笼导条槽21位置相对应。核心鼠笼导条6与变极永磁铁芯5的核心鼠笼导条槽22位置相对应。
[0060]转子永磁体部件由若干个永磁体4和若干个调节磁钢11组成。永磁体4呈瓦片形。用于变极调节式转子的永磁体4粘贴在变极永磁铁芯5的铁芯磁极槽19中。相邻的永磁体4圆弧外表面互为异性磁极。
[0061]调节磁钢11呈矩形，调节磁钢11是永磁材料，调节磁钢11粘贴在调节磁钢槽35中，与调节磁钢槽35两个侧面接触的分别是调节磁钢11的两个磁极。相邻的调节磁钢11的磁极互为异性磁极。变极调节式转子的调节磁钢11位置与变极永磁铁芯5的铁芯凸极17沿轴向对齐，调节磁钢11磁极极性分别与该铁芯凸极17两侧最近的永磁体4磁极极性相同。
[0062]参照图8、图9、图10、图11和图12，变极调节式转子或非变极调节式转子的圆弧外表面为N极的永磁体4形成一个N极转子主磁极，圆弧外表面为S极的永磁体4形成一个S极转子主磁极。
[0063]变极调节式转子的N极转子主磁极的永磁体4磁化邻近的铁芯凸极17 —侧，形成一个S'极转子辅助磁极。S极转子主磁极的永磁体4磁化邻近的铁芯凸极17—侧，形成一个N'极转子辅助磁极。
[0064]铁芯凸极17外表面至定子24铁芯内表面的电动机气隙是凸极气隙，永磁体4外表面至定子24铁芯内表面的电动机气隙是永磁体气隙。凸极气隙长度小于或等于永磁体气隙长度。调节式鼠笼铁芯7外表面至定子24铁芯内表面的电动机气隙是鼠笼铁芯气隙。鼠笼铁芯气隙长度小于或等于凸极气隙长度。
[0065]转子辅助磁极对面的定子磁极产生定子附加磁场。定子附加磁场是定子旋转磁场的一部分。定子附加磁场磁通路径34是，磁力线由定子24铁芯的η极出发，穿过凸极气隙进入S'极转子辅助磁极，磁力线从核心鼠笼导条6内侧绕过，磁力线经过N'极转子辅助磁极，穿过凸极气隙进入定子24铁芯的s极，磁力线回到定子24铁芯的η极，形成闭合回路。
[0066]变极调节式转子低转速同步运行过程是:变极调节式转子被牵入低转速同步运行时，定子旋转磁场磁极数多。转子辅助磁极对面的定子磁极产生的定子附加磁场与转子辅助磁极互为异性磁极，在定子附加磁场的异极性相互吸引的磁力作用下，增加永磁体4对转子辅助磁极的磁化作用。变极调节式转子磁场磁极数与定子旋转磁场磁极数相同，并且一一对应。若干个转子主磁极和若干个转子辅助磁极共同建立低转速转子磁场。变极调节式转子的低转速转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩。
[0067]变极调节式转子处于低转速同步运行时，定子磁场作用在磁桥36处的磁场方向与调节磁钢11作用在磁桥36处的磁场方向相同，切向调节磁场磁通路径依旧沿着磁桥36闭合，切向调节磁场不会影响永磁转子在电动机气隙中的磁通密度。此时，调节式变极变速永磁同步电动机处于低转速小功率输出，电动机每相绕组串联匝数多，电动机每相绕组感应的反电动势小于并接近于外加端电压，电动机的功率因数接近于I，电动机的效率高。
[0068]变极调节式转子高转速同步运行过程是:变极调节式转子被牵入高转速同步运行时，定子旋转磁场磁极数减少。转子辅助磁极对面的定子磁极产生的定子附加磁场与转子辅助磁极互为同性磁极，在定子附加磁场的同极性相互排斥的磁力作用下，转子辅助磁通不在永磁体4与转子凸极之间形成闭合回路，转子辅助磁通合并在转子主磁通中。变极调节式转子磁场磁极数与定子旋转磁场磁极数相同，并且一一对应。若干个转子主磁极共同建立高转速转子磁场。变极调节式转子的高转速转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩。
[0069]变极调节式转子处于高转速同步运行时，定子磁场作用在磁桥36处的磁场方向与调节磁钢11作用在磁桥36处的磁场方向相反，定子磁场迫使切向调节磁场磁通路径穿过电动机气隙，切向调节磁场磁通路径在电动机定子铁芯中闭合，切向调节磁场会增加永磁转子在电动机气隙中的磁通密度。此时，调节式变极变速永磁同步电动机处于高转速大功率输出，虽然电动机每相绕组串联匝数少，但是，切向调节磁场增加了永磁转子在电动机气隙中的磁通密度，同样使电动机每相绕组感应的反电动势小于并接近于外加端电压，电动机的功率因数接近于1，电动机的效率高。
[0070]变极调节式转子异步起动过程是:变极调节式转子在异步起动时，主要依靠鼠笼铁芯导条8和辅助鼠笼导条12切割定子旋转磁场的磁力线产生异步起动转矩，把变极调节式转子牵入同步转速。变极调节式转子在异步起动时，核心鼠笼导条6切割定子旋转磁场的磁力线产生垂直向内的感应电流30或垂直向外的感应电流31。垂直向内的感应电流30或垂直向外的感应电流31分别在鼠笼端环一 2或隔磁端环9处汇合，形成感应电流闭合回路。两个电流方向上不平衡的垂直向内的感应电流30或垂直向外的感应电流31，在换向鼠笼导条15内改变感应电流方向，最终在鼠笼端环一 2或隔磁端环9处汇合，形成感应电流闭合回路。变极调节式转子异步起动时，核心鼠笼导条6能产生异步起动转矩，提高变极调节式转子的异步起动性能。
[0071]参照图13、图14、图15和图16，非变极调节式转子主要由转轴1、隔磁衬套3、非变极转子铁芯部件、非变极转子鼠笼、转子永磁体部件组成。非变极转子鼠笼、转子永磁体部件安装在非变极转子铁芯部件上，非变极转子铁芯部件安装在非导磁材料的转轴I上，或者非变极转子铁芯部件安装在隔磁衬套3上，隔磁衬套3安装在导磁材料的转轴I上。
[0072]非变极转子铁芯部件至少包含有一个非变极永磁铁芯32和一个调节式鼠笼铁芯7。非变极永磁铁芯32与调节式鼠笼铁芯7沿轴向排列，非变极永磁铁芯32与调节式鼠笼铁芯7之间有一个联接环16。
[0073]非变极永磁铁芯32由若干个非变极永磁铁芯冲片叠压而成，非变极永磁铁芯冲片材质是以硅钢片为代表的导磁材料。非变极永磁铁芯32呈环形，非变极永磁铁芯32中间是轴孔20。非变极永磁铁芯32径向外侧边缘均布若干个换向鼠笼导条槽21,换向鼠笼导条槽21是开口槽或闭口槽。
[0074]非变极转子鼠笼用铝材压铸制成，或者用铜材焊接制成。非变极转子鼠笼中间是环形的隔磁端环9，两端分别是鼠笼端环一 2和鼠笼端环二 10。隔磁端环9和鼠笼端环二10呈环形。在隔磁端环9和鼠笼端环二 10之间有若干个鼠笼铁芯导条8，鼠笼铁芯导条8与调节式鼠笼铁芯7的鼠笼铁芯导条槽33位置相对应。非变极转子鼠笼的隔磁端环9和鼠笼端环二 10之间有若干个辅助鼠笼导条12，辅助鼠笼导条12与调节式鼠笼铁芯7的辅助鼠笼导条槽13位置相对应。非变极转子鼠笼的鼠笼端环一 2呈环形。在隔磁端环9和鼠笼端环一 2之间有若干个换向鼠笼导条15,换向鼠笼导条15与非变极永磁铁芯32的换向鼠笼导条槽21位置相对应。
[0075]转子永磁体部件由若干个永磁体4和若干个调节磁钢11组成。永磁体4呈瓦片形。用于非变极调节式转子的永磁体4粘贴在非变极永磁铁芯32径向外表面。相邻的永磁体4圆弧外表面互为异性磁极。
[0076]调节磁钢11呈矩形，调节磁钢11是永磁材料，调节磁钢11安装在调节磁钢槽35中，与调节磁钢槽35两个侧面接触的分别是调节磁钢11的两个磁极。相邻的调节磁钢11的磁极互为异性磁极。非变极调节式转子的调节磁钢11位置与非变极永磁铁芯32上的两个永磁体4的分界线沿轴向对齐，调节磁钢11磁极极性分别与该分界线两侧最近的永磁体4磁极极性相同。
[0077]非变极调节式转子异步起动过程是:非变极调节式转子在异步起动时，依靠鼠笼铁芯导条8和辅助鼠笼导条12切割定子旋转磁场的磁力线产生异步起动转矩，把非变极调节式转子牵入同步转速。
[0078]非变极调节式转子同步运行过程是:非变极调节式转子被牵入同步运行时，非变极调节式转子磁场磁极数与定子旋转磁场磁极数相同，并且一一对应。若干个转子主磁极共同建立转子磁场。非变极调节式转子的转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩。
[0079]非变极调节式转子处于同步运行时，定子磁场作用在磁桥36处的磁场方向与调节磁钢11作用在磁桥36处的磁场方向相反，定子磁场迫使切向调节磁场磁通路径穿过电动机气隙，切向调节磁场磁通路径在电动机定子铁芯中闭合，切向调节磁场会增加永磁转子在电动机气隙中的磁通密度，增加非变极调节式转子的功率密度。
【权利要求】
1.一种调节式变极变速永磁同步电动机，其特征在于调节式变极变速永磁同步电动机的转子采用调节式转子，电动机定子绕组采用非变极定子绕组或变极定子绕组； 调节式转子的转子铁芯部件主要由若干个永磁铁芯和若干个调节式鼠笼铁芯(7 )两种类型的转子铁芯组成；永磁铁芯有变极永磁铁芯(5)和非变极永磁铁芯(32)两种结构；调节式转子分为变极调节式转子和非变极调节式转子；变极调节式转子的转子铁芯部件是含有变极永磁铁芯(5)和调节式鼠笼铁芯(7)的变极转子铁芯部件；非变极调节式转子的转子铁芯部件是含有非变极永磁铁芯(32)和调节式鼠笼铁芯(7)的非变极转子铁芯部件；变极调节式转子与含有变极定子绕组的电动机定子装配在一起，组成异步起动变极变速永磁同步电动机；非变极调节式转子与含有非变极定子绕组的电动机定子装配在一起，组成异步起动永磁同步电动机； 变极永磁铁芯(5)的径向外表面有若干个转子凹槽和若干个转子凸极；每一个转子凹槽中粘贴有两个互为异性磁极的永磁体(4)，相邻转子凹槽之间的相邻永磁体(4)互为异性磁极；每一个永磁体(4)形成一个转子主磁极；转子主磁通在同一个转子凹槽中的两个转子主磁极之间形成闭合回路；每一个永磁体(4)磁化相邻的转子凸极一侧，形成一个与该永磁体(4)互为异性磁极的转子辅助磁极；转子辅助磁通在永磁体(4)与转子凸极之间形成闭合回路； 调节式变极变速永磁同步电动机在低转速同步运行时，若干个转子主磁极和若干个转子辅助磁极共同建立低转速转子磁场；调节式变极变速永磁同步电动机在高转速同步运行时，转子辅助磁极对面的定子磁极产生的定子附加磁场与转子辅助磁极互为同性磁极，在定子附加磁场的同极性相互排斥的磁力作用下，转子辅助磁通不在永磁体(4)与转子凸极之间形成闭合回路，转子辅助磁通合并在转子主磁通中；由若干个转子主磁极共同建立高转速转子磁场；转子辅助磁通闭合路径的改变，使变极调节式转子能够自动适应变换电动机磁极数，实现永磁同步电动机的变极变速； 调节式鼠笼铁芯(7)的径向外表面有若干个深而窄的调节磁钢槽(35)，每一个调节磁钢槽(35)中粘贴有一个调节磁钢(11)，形成一个切向调节磁场，调节磁钢槽(35)槽底是磁桥(36);在没有外加磁场作用时，切向调节磁场磁通路径沿着磁桥(36)闭合；定子磁场作用在磁桥(36)处的磁场方向与调节磁钢(11)作用在磁桥(36)处的磁场方向相同时，切向调节磁场磁通路径依旧沿着磁桥(36)闭合，切向调节磁场不会影响永磁转子在电动机气隙中的磁通密度；定子磁场作用在磁桥(36)处的磁场方向与调节磁钢(11)作用在磁桥(36)处的磁场方向相反时，定子磁场迫使切向调节磁场磁通路径穿过电动机气隙，切向调节磁场磁通路径在电动机定子铁芯中闭合，切向调节磁场会增加永磁转子在电动机气隙中的磁通密度。
2.根据权利要求1所述的调节式变极变速永磁同步电动机，其特征在于变极调节式转子主要由转轴(I)、隔磁衬套(3)、变极转子铁芯部件、变极转子鼠笼、转子永磁体部件组成；变极转子鼠笼、转子永磁体部件安装在变极转子铁芯部件上，变极转子铁芯部件安装在非导磁材料的转轴(I)上，或者变极转子铁芯部件安装在隔磁衬套(3)上，隔磁衬套(3)安装在导磁材料的转轴(I)上； 转轴(I)呈圆柱形，材料是导磁材料或非导磁材料；导磁材料的转轴(I)需要与隔磁衬套(3)配合使用；隔磁衬套(3)呈圆筒形，材料是非导磁材料； 变极转子铁芯部件至少包含有一个变极永磁铁芯(5 )和一个调节式鼠笼铁芯(7 );变极永磁铁芯(5)与调节式鼠笼铁芯(7)沿轴向排列，变极永磁铁芯(5)与调节式鼠笼铁芯(7)之间有一个联接环(16)； 调节式鼠笼铁芯(7)由若干个调节式鼠笼铁芯冲片叠压而成，调节式鼠笼铁芯冲片材质是以硅钢片为代表的导磁材料；调节式鼠笼铁芯(7)呈环形，调节式鼠笼铁芯(7)中间是轴孔(20);调节式鼠笼铁芯(7)径向外侧边缘均布若干个鼠笼铁芯导条槽(33)，鼠笼铁芯导条槽(33)是开口槽或闭口槽；调节式鼠笼铁芯(7)的径向外表面有若干个深而窄的调节磁钢槽(35)，调节磁钢槽(35)槽底是磁桥(36);调节磁钢槽(35)两侧是若干个辅助鼠笼导条槽(13)，辅助鼠笼导条槽(13)与鼠笼铁芯导条槽(33)相比，辅助鼠笼导条槽(13)槽深较浅，辅助鼠笼导条槽(13)是开口槽或闭口槽； 变极永磁铁芯(5)由若干个变极永磁铁芯冲片叠压而成，变极永磁铁芯冲片材质是以硅钢片为代表的导磁材料；变极永磁铁芯(5)呈环形，变极永磁铁芯(5)中间是轴孔(20)；变极永磁铁芯(5)径向外侧边缘均布若干个转子凹槽和若干个转子凸极，转子凹槽称为铁芯磁极槽(19)，转子凸极称为铁芯凸极(17);铁芯磁极槽(19)和铁芯凸极(17)之间是阶梯形的转子调节槽(18);铁芯磁极槽(19)靠近轴孔(20)的内侧均布若干个换向鼠笼导条槽(21)，换向鼠笼导条槽(21)是闭口槽或开口槽；铁芯凸极(17)靠近轴孔(20)的内侧均布若干个核心鼠笼导条槽(22),核心鼠笼导条槽(22)是开口槽或闭口槽，核心鼠笼导条槽(22)是双鼠笼形或深槽形，核心鼠笼导条槽(22)或者采用常用的凸形槽、梨形槽和平底槽；阶梯形的转子调节槽(18)侧面在粘贴永磁体(4)时用于定位，改变转子调节槽(18)深度，可以改变永磁体(4)通过转子调节槽(18)产生的径向漏磁通数量； 联接环(16)呈环形，联接环(16)材质是导磁材料或非导磁材料； 变极转子鼠笼用铝材压铸制成，或者用铜材焊接制成；变极转子鼠笼中间是环形的隔磁端环(9)，两端分别是鼠笼端环一(2)和鼠笼端环二(10);隔磁端环(9)和鼠笼端环二(10)呈环形；在隔磁端环(9)和鼠笼端环二(10)之间有若干个鼠笼铁芯导条(8)，鼠笼铁芯导条(8)与调节式鼠笼铁芯(7)的鼠笼铁芯导条槽(33)位置相对应；变极转子鼠笼的隔磁端环(9)和鼠笼端环二(10)之间有若干个辅助鼠笼导条(12)，辅助鼠笼导条(12)与调节式鼠笼铁芯(7)的辅助鼠笼导条槽(13)位置相对应；变极转子鼠笼的鼠笼端环一(2)呈环形，并且，鼠笼端环一(2)径向外侧边缘均布若干个端环凹槽(23);端环凹槽(23)与变极永磁铁芯(5)的铁芯磁极槽(19)位置相对应；变极转子鼠笼的隔磁端环(9)和鼠笼端环一(2)之间有若干个换向鼠笼导条(15)和若干个核心鼠笼导条(6);换向鼠笼导条(15)与变极永磁铁芯(5)的换向鼠笼导条槽(21)位置相对应；核心鼠笼导条(6)与变极永磁铁芯(5)的核心鼠笼导条槽(22)位置相对应； 转子永磁体部件由若干个永磁体(4)和若干个调节磁钢(11)组成；永磁体(4)呈瓦片形；用于变极调节式转子的永磁体(4)粘贴在变极永磁铁芯(5)的铁芯磁极槽(19)中；相邻的永磁体(4)圆弧外表面互为异性磁极； 调节磁钢(11)呈矩形，调节磁钢(11)是永磁材料，调节磁钢(11)粘贴在调节磁钢槽(35)中，与调节磁钢槽(35)两个侧面接触的分别是调节磁钢(11)的两个磁极；相邻的调节磁钢(11)的磁极互为异性磁极；变极调节式转子的调节磁钢(11)位置与变极永磁铁芯(5)的铁芯凸极(17)沿轴向对齐，调节磁钢(11)磁极极性分别与该铁芯凸极(17)两侧最近的永磁体(4)磁极极性相同； 铁芯凸极(17)外表面至定子(24)铁芯内表面的电动机气隙是凸极气隙，永磁体(4)外表面至定子(24)铁芯内表面的电动机气隙是永磁体气隙；凸极气隙长度小于或等于永磁体气隙长度；调节式鼠笼铁芯(7)外表面至定子(24)铁芯内表面的电动机气隙是鼠笼铁芯气隙；鼠笼铁芯气隙长度小于或等于凸极气隙长度； 调节式鼠笼铁芯(7)中粘贴的调节磁钢(11)数量超过四个以上时，调节式转子的鼠笼铁芯导条(8)数量太少，会降低调节式转子的异步起动性能；磁极数是四极、八极、十六极的调节式转子适宜在调节式鼠笼铁芯(7)中粘贴二个调节磁钢(11);磁极数是六极、十二极的调节式转子适宜在调节式鼠笼铁芯(7)中粘贴三个调节磁钢(11)。
3.根据权利要求1所述的调节式变极变速永磁同步电动机，其特征在于非变极调节式转子主要由转轴(I)、隔磁衬套(3)、非变极转子铁芯部件、非变极转子鼠笼、转子永磁体部件组成；非变极转子鼠笼、转子永磁体部件安装在非变极转子铁芯部件上，非变极转子铁芯部件安装在非导磁材料的转轴(I)上，或者非变极转子铁芯部件安装在隔磁衬套(3)上，隔磁衬套(3)安装在导磁材料的转轴(I)上； 非变极转子铁芯部件至少包含有一个非变极永磁铁芯(32)和一个调节式鼠笼铁芯(7 );非变极永磁铁芯(32 )与调节式鼠笼铁芯(7 )沿轴向排列，非变极永磁铁芯(32 )与调节式鼠笼铁芯(7)之间有一个联接环(16)； 非变极永磁铁芯(32)由若干个非变极永磁铁芯冲片叠压而成，非变极永磁铁芯冲片材质是以硅钢片为代表的导磁材料；非变极永磁铁芯(32)呈环形，非变极永磁铁芯(32)中间是轴孔(20);非变极永磁铁芯(32)径向外侧边缘均布若干个换向鼠笼导条槽(21),换向鼠笼导条槽(21)是开口槽或闭口槽； 非变极转子鼠笼用铝材压铸制成，或者用铜材焊接制成；非变极转子鼠笼中间是环形的隔磁端环(9)，两端分别是鼠笼端环一(2)和鼠笼端环二(10);隔磁端环(9)和鼠笼端环二(10)呈环形；在隔磁端环(9)和鼠笼端环二(10)之间有若干个鼠笼铁芯导条(8)，鼠笼铁芯导条(8)与调节式鼠笼铁芯(7)的鼠笼铁芯导条槽(33)位置相对应；非变极转子鼠笼的隔磁端环(9)和鼠笼端环二(10)之间有若干个辅助鼠笼导条(12)，辅助鼠笼导条(12)与调节式鼠笼铁芯(7)的辅助鼠笼导条槽(13)位置相对应；非变极转子鼠笼的鼠笼端环一(2)呈环形；在隔磁端环(9)和鼠笼端环一(2)之间有若干个换向鼠笼导条(15)，换向鼠笼导条(15)与非变极永磁铁芯(32)的换向鼠笼导条槽(21)位置相对应； 转子永磁体部件由若干个永磁体(4)和若干个调节磁钢(11)组成；永磁体(4)呈瓦片形；用于非变极调节式转子的永磁体(4)粘贴在非变极永磁铁芯(32)径向外表面；相邻的永磁体(4)圆弧外表面互为异性磁极； 调节磁钢(11)呈矩形，调节磁钢(11)是永磁材料，调节磁钢(11)安装在调节磁钢槽(35)中，与调节磁钢槽(35)两个侧面接触的分别是调节磁钢(11)的两个磁极；相邻的调节磁钢(11)的磁极互为异性磁极；非变极调节式转子的调节磁钢(11)位置与非变极永磁铁芯(32)上的两个永磁体(4)的分界线沿轴向对齐，调节磁钢(11)磁极极性分别与该分界线两侧最近的永磁体(4)磁极极性相同； 非变极调节式转子处于同步运行时，定子磁场作用在磁桥(36 )处的磁场方向与调节磁钢(11)作用在磁桥(36)处的磁场方向相反，定子磁场迫使切向调节磁场磁通路径穿过电动机气隙，切向调节磁场磁通路径在电动机定子铁芯中闭合，切向调节磁场会增加永磁转子在电动机气隙中的磁通密度，增加非变极调节式转子的功率密度。
【文档编号】H02K21/46GK104184293SQ201410338344
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】赵晓东 申请人:赵晓东