气隙可调的盘式电机及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气隙可调的盘式电机及基于该气隙可调的盘式电机的控制方法。
【背景技术】
[0002]盘式电机包括定子和转子，定子安装在平的基板上，转子盖在定子上。通常，定子是线圈，转子是永磁体或粘有永磁体的圆盘。盘式电机由于其质量轻、结构薄等特性而被广泛的使用。
[0003]气隙是指电机定子和转子之间存在的空气间隙，气隙值的大小会影响电机启动扭矩及运行时切割磁感线的效率。气隙过大将导致电机功率因数下降，气隙太小使电机的通风性能下降，从而影响电机的散热，使电机温升加剧。
[0004]现有的控制方法都是基于普通的盘式电机而言的，该盘式电机的间隙通常都是固定的，而针对间隙可调的新型盘式电机缺乏必要的控制方法来调整合适的间隙；传统永磁同步电机调速控制方法多采用弱磁控制，即通过负励磁电流弱化磁通以提升电机的最高转速，这种方法在弱磁过程中电机的交、直轴电流必须加以控制，以避免永磁体退磁情况的发生。
【发明内容】
[0005]本发明的一个目的是提出一种使用方便、可靠性高、制造成本低、适于大规模推广的气隙可调的盘式电机。
[0006]本发明的另一个目的是提出一种控制精度高、控制效果好的盘式电机的控制方法。
[0007]为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案:
[0008]一种气隙可调的盘式电机，包括机壳、在所述机壳内设置的定子、在所述定子外套设的定子绕组、与所述定子同轴设置的转子、与所述转子连接的轴承、设置于所述机壳外部的与所述轴承连接的轴承盖、用于驱动所述轴承盖转动的涡轮电机、设于所述定子和所述转子之间的永磁体、以及与所述机壳形成空腔的端盖。
[0009]进一步的，所述轴承盖的外周面上设有键槽，所述涡轮电机的传动轴上设有花键，所述键槽与所述花键相适配；所述轴承盖的外周面上还设有外螺纹，所述机壳在与所述轴承盖接触的面上设有内螺纹，所述外螺纹和所述内螺纹形成一个螺纹连接副；所述轴承盖能相对于所述机壳转动，所述轴承盖能通过所述轴承调整所述定子和所述转子之间的间隙。
[0010]作为本发明的一个优选方案，所述轴承盖为横截面呈圆形的凹槽结构。
[0011]作为本发明的一个优选方案，所述端盖上设有防尘圈，用于防止所述空腔中进入灰尘和/或杂质等。
[0012]作为本发明的一个优选方案，所述机壳与所述端盖通过螺栓连接。
[0013]作为本发明的一个优选方案，所述防尘圈为O型密封圈。
[0014]另一方面，本发明采用以下技术方案:
[0015]一种基于上述气隙可调的盘式电机的控制方法，所述控制方法为通过调整涡轮电机的转速进而调整所述盘式电机的气隙，从而达到调整所述盘式电机的输出轴的转矩和转速的的目的。
[0016]进一步的，将滞环系数设置为第一预设值Al，将所述涡轮电机正转至第一预设转速值NI，所述盘式电机的气隙达到最小值，所述盘式电机的输出轴的转矩达到最大值。
[0017]进一步的，将滞环系数设置为第二预设值A2，将所述涡轮电机反转至第二预设转速值N2，所述盘式电机的气隙达到最大值，所述盘式电机的输出轴的转速达到最大值。
[0018]进一步的，将滞环系数设置为第三预设值A3，将所述涡轮电机悬停，所述盘式电机的气隙达到恒定值，所述盘式电机的输出轴的转矩和转速也达到恒定值。
[0019]本发明提供的盘式电机，在气隙较小时能够提供较大的输出扭矩，在气隙较大时能够提供较高的转速，具有改善电机性能，提高车辆爬坡能力和最高行驶车速的优点，制造成本低廉、可靠性高、适于大规模推广。
[0020]本发明基于上述的盘式电机的控制方法，能够获得实际使用需求的最大转矩值和最大转速值，控制精度高、控制效果好；明显拓宽了盘式电机的调速范围；大大降低了单纯弱磁调速达高转速时永磁体退磁的风险。
【附图说明】
[0021]图1是本发明【具体实施方式】提供的气隙可调的盘式电机的剖视图；
[0022]图2是本发明【具体实施方式】提供的气隙与盘式电机的转矩、转速的关系图。
[0023]图中标记为；
[0024]1、定子；2、机壳；3、定子绕组；4、永磁体；5、端盖；6、转子；7、防尘圈；8、轴承；9、轴承盖；10、涡轮电机。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0026]图1是本发明【具体实施方式】提供的气隙可调的盘式电机的结构示意图。该气隙可调的盘式电机包括机壳2、在机壳2内设置的定子1、在定子I外套设的定子绕组3、与定子I同轴设置的转子6、与转子6连接的轴承8、设置于机壳2外部的与轴承8连接的轴承盖9、用于驱动轴承盖9转动的涡轮电机10、设于定子I和转子6之间的永磁体4、以及与机壳2形成空腔的端盖5，其中，端盖5具有容纳部，容纳部内套设防尘圈7，用于防止空腔中进入灰尘和/或杂质等，本实施例中，防尘圈7为O型密封圈；轴承盖9为横截面呈圆形的凹槽结构；机壳2与端盖5通过螺栓连接。
[0027]轴承盖9的外周面上设有键槽，涡轮电机10的传动轴上设有花键，键槽与花键相适配；轴承盖9的外周面上还设有外螺纹，机壳2在与轴承盖9接触的面上设有内螺纹，夕卜螺纹和内螺纹形成一个螺纹连接副；轴承盖9能相对于机壳2转动，轴承盖9能通过轴承8调整定子I和转子6之间的间隙。
[0028]基于该气隙可调的盘式电机的控制方法是通过调整涡轮电机10的转速进而调整盘式电机的气隙，从而达到调整盘式电机的输出轴的转矩和转速的的目的。
[0029]具体为:将滞环系数设置为第一预设值Al，将涡轮电机10正转至第一预设转速值NI，盘式电机的气隙达到最小值，盘式电机的输出轴的转矩达到最大值；将滞环系数设置为第二预设值A2，将涡轮电机10反转至第二预设转速值N2，盘式电机的气隙达到最大值，盘式电机的输出轴的转速达到最大值；将滞环系数设置为第三预设值A3，将涡轮电机10悬停，盘式电机的气隙达到恒定值，盘式电机的输出轴的转矩和转速也达到恒定值。其中，如图2所示，横轴为盘式电机的转矩值，纵轴为盘式电机的转速值，δ为最小气隙值，当气隙为1.4δ时，盘式电机的转速值达到最大；当气隙为δ时，盘式电机的转矩值达到最大。
[0030]本实施例中，调节滞环是提高控制稳定性、减小频繁动作以增加系统工作寿命的重要控制策略，但过大的滞环又会影响调速性能，因此，合理的滞环系数非常重要，需要大量的实验数据获得。
[0031]以上是结合附图给出的实施例，仅是实现本发明的优选方案而非对其限制，任何对本发明的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神，均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。本发明的保护范围还包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案。
【主权项】
1.一种气隙可调的盘式电机，其特征在于，包括机壳(2)、在所述机壳(2)内设置的定子(I)、在所述定子⑴外套设的定子绕组(3)、与所述定子⑴同轴设置的转子(6)、与所述转子(6)连接的轴承⑶、设置于所述机壳(2)外部的与所述轴承⑶连接的轴承盖(9)、用于驱动所述轴承盖(9)转动的涡轮电机(10)、设于所述定子⑴和所述转子(6)之间的永磁体(4)、以及与所述机壳⑵形成空腔的端盖(5)。2.根据权利要求1所述的一种气隙可调的盘式电机，其特征在于，所述轴承盖(9)的外周面上设有键槽，所述涡轮电机(10)的传动轴上设有花键，所述键槽与所述花键相适配；所述轴承盖(9)的外周面上还设有外螺纹，所述机壳(2)在与所述轴承盖(9)接触的面上设有内螺纹，所述外螺纹和所述内螺纹形成一个螺纹连接副；所述轴承盖(9)能相对于所述机壳(2)转动，所述轴承盖(9)能通过所述轴承(8)调整所述定子(I)和所述转子(6)之间的间隙。3.根据权利要求2所述的一种气隙可调的盘式电机，其特征在于，所述轴承盖(9)为横截面呈圆形的凹槽结构。4.根据权利要求3所述的一种气隙可调的盘式电机，其特征在于，所述端盖(5)上设有防尘圈(7)，用于防止所述空腔中进入灰尘和/或杂质。5.根据权利要求4所述的一种气隙可调的盘式电机，其特征在于，所述机壳(2)与所述端盖(5)通过螺栓连接。6.根据权利要求4所述的一种气隙可调的盘式电机，其特征在于，所述防尘圈(7)为O型密封圈。7.一种基于权利要求1-6任一所述气隙可调的盘式电机的控制方法，其特征在于，所述控制方法为通过调整涡轮电机(10)的转速进而调整所述盘式电机的气隙，从而达到调整所述盘式电机的输出轴的转矩和转速的的目的。8.根据权利要求7所述的一种气隙可调的盘式电机的控制方法，其特征在于，将滞环系数设置为第一预设值Al，将所述涡轮电机(10)正转至第一预设转速值NI，所述盘式电机的气隙达到最小值，所述盘式电机的输出轴的转矩达到最大值。9.根据权利要求7所述的一种气隙可调的盘式电机的控制方法，其特征在于，将滞环系数设置为第二预设值A2，将所述涡轮电机(10)反转至第二预设转速值N2，所述盘式电机的气隙达到最大值，所述盘式电机的输出轴的转速达到最大值。10.根据权利要求7所述的一种气隙可调的盘式电机的控制方法，其特征在于，将滞环系数设置为第三预设值A3，将所述涡轮电机(10)悬停，所述盘式电机的气隙达到恒定值，所述盘式电机的输出轴的转矩和转速也达到恒定值。
【专利摘要】本发明公开了一种气隙可调的盘式电机及其控制方法，属于电机设备及其控制方法领域，为解决现有的盘式电机气隙调节不方便等问题而设计。本发明提供的气隙可调的盘式电机包括机壳、在机壳内设置的定子、在定子外套设的定子绕组、与定子同轴设置的转子、与转子连接的轴承、设置于机壳外部的与轴承连接的轴承盖、用于驱动轴承盖转动的涡轮电机、设于定子和转子之间的永磁体、以及与机壳形成空腔的端盖。本发明还提供了一种气隙可调的盘式电机的控制方法。本发明的气隙可调的盘式电机使用方便、可靠性高、制造成本低。本发明的气隙可调的盘式电机的控制方法其控制精度高、控制效果好。
【IPC分类】H02P6/08, H02K7/00, H02K11/04
【公开号】CN104993647
【申请号】CN201510409329
【发明人】徐亚平, 甘胜泉
【申请人】华英汽车集团有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月14日