一种励磁可调式永磁同步电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及永磁同步电机技术领域，特别设及一种励磁可调式永磁同步电 机。
【背景技术】
[0002] 永磁同步电机是在电动机的定子绕组中通入S相电流，在通入电流后就会在电动 机的定子绕组中形成旋转磁场，由于在转子上安装了永磁体，永磁体的磁极是固定的，根据 磁极的同性相吸异性相斥原理，在定子中产生的旋转磁场会带动转子进行旋转，最终达到 转子的旋转速度与定子中产生的旋转磁极的转速相等。永磁同步电机常常用作电动汽车的 驱动装置。
[0003] 永磁同步电机相电压U,应保证不超过电压电压极限值Ulim;
[0004]
[0005]上式可表示为；（Lqi。) 2+ 江山+f)（ulim/we)2
[0006] 其中，Us为相电压，ud为d轴电压分量，u。为q轴轴电压分量，ulim为极限电压，Ld为d轴电感，Lq为q轴电感，i])f为永磁体产生的磁链，《。为转速。
[0007] 从上述永磁同步电机交直轴数学模型的公式可W看出，当电机转速提高时，会导 致相电压提高，为保证相电压不超过极限电压值，有两种方法；1、可W增加电机d轴去磁电 流分量，使d轴电枢反应Ldid与永磁体磁链Wf方向相反，从而使两者加和降低，即达到了 弱磁增速的目的。2、可W降低励磁磁链的大小，但对于传统永磁同步电机中，永磁体发出的 磁通是固定不变的，因此该方法无法实现。
[000引 由于永磁同步电机与电励磁同步电机不同，对于电励磁同步电机输入电压达到极 限值时，为使电机能在更高的转速旋转，就需要降低电机的励磁电流。而永磁同步电机的励 磁磁动势是由永磁体产生的，因此无法自身调节其值的大小。永磁同步电机调速过程中，当 高于一定转速时需要进行弱磁控制，来维持高速旋转时反电动势与输入电压相平衡。弱磁 控制的原理是在提高电机转速时，通过调节定子直轴的去磁电流分量，来维持高速运行时 的电压平衡。但该种方法使得定子的电流增大。并且由于在传统永磁同步电机中，永磁体 磁导较小，使得直轴电感也较小，因此在弱磁控制时，需要较大的去磁电流，降低了电机的 效率。另外，过大的去磁电流还会带来永磁体失磁的危险。综上所述，若永磁同步电机能如 电励磁同步电机那样，可自行控制励磁磁通的大小，就可W简化控制方法，并且有效的提高 效率。 【实用新型内容】
[0009] 本实用新型设计开发了一种励磁可调式永磁同步电机，目的是解决现有永磁同步 电机永磁体励磁恒定，高速旋转时，必须施加去磁电流来维持电压平衡的问题，提供一种可 自行降低励磁磁场的永磁同步电机的结构。
[0010] 本实用新型还有一个目的是提供一种励磁可调式永磁同步电机，具有随转速自行 调节阻值的滑动变阻器，其阻值与滑动位移呈非线性关系，能够需求提供相应大小的电阻，W达到按需求改变磁通量的效果。
[0011] 本实用新型提供的技术方案为：
[0012] 一种励磁可调式永磁同步电机，包括转子，所述转子包括若干成对布置的永磁体 组件，所述永磁体组件包括：
[0013] 圆柱永磁体，其采用平行充磁，所述多个圆柱永磁体紧密平行排列；
[0014] 盖板，其外形呈长方体结构，所述盖板由导磁材料制成，所述圆柱永磁体置于所述 盖板内，W形成长方体状的永磁体；
[0015] 旋转驱动机构，其与所述圆柱永磁体连接，在所述转子旋转时，驱动所述圆柱永磁 体绕其自身轴线旋转，W使所述永磁体组件的磁通量减小。
[0016] 优选的是，所述永磁体组件中紧密平行排列的圆柱永磁体为偶数个。
[0017] 优选的是，所述旋转驱动机构包括：
[0018] 齿轮，其与所述圆柱永磁体同轴固定连接；
[0019] 齿条，其与所述齿轮相晒合，带动所述齿轮旋转；
[0020] 驱动器，其与所述齿条连接，驱动所述齿条移动，W实现所述圆柱永磁体绕其轴线 旋转。
[0021] 优选的是，所述驱动器包括：
[0022] 直动式电磁铁，其包括电磁铁屯、和衔铁，所述衔铁与所述齿条固定连接，所述电磁 铁屯、上缠绕有电磁线圈，通电后所述电磁铁屯、能够产生电磁力，吸引所述衔铁，从而带动所 述齿条移动；
[0023] 复位弹黃，其与所述齿条连接，在所述电磁力消失后带动所述齿条复位。
[0024] 优选的是，所述驱动器包括：
[0025] 驱动齿轮，其与所述齿条晒合；
[0026] 摆动电磁铁，其包括电磁铁屯、和衔铁，所述衔铁与所述驱动齿轮旋转轴线同轴连 接，所述电磁铁屯、上缠绕有电磁线圈，通电后所述电磁铁屯、能够产生电磁力，吸引所述衔铁 旋转进而带动所述驱动齿轮旋转，实现所述齿条的移动；
[0027] 复位弹黃，其与所述驱动齿轮连接，在所述电磁力消失后带动所述驱动齿轮复位。 [002引优选的是，所述电磁线圈连接有滑动变阻器，所述滑动变阻器随所述转子旋转，所 述滑动变阻器具有可滑动端，所述可滑动端连接有电阻黃，所述可滑动端能够随转子转速 的增大不断向外侧滑动，并压缩所述电阻黃，使所述滑动变阻器的阻值减小，进而增大所述 电磁线圈中的电流，增大电磁力，从而增大所述圆柱永磁体的旋转角度。
[0029] 优选的是，所述滑动变阻器电阻值R与接入电路中电阻的长度X有如下关系：
[0030]
【主权项】
1. 一种励磁可调式永磁同步电机，包括转子，所述转子包括若干成对布置的永磁体组 件，其特征在于，所述永磁体组件包括： 圆柱永磁体，其采用平行充磁，所述多个圆柱永磁体紧密平行排列； 盖板，其外形呈长方体结构，所述盖板由导磁材料制成，所述圆柱永磁体置于所述盖板 内，以形成长方体状的永磁体； 旋转驱动机构，其与所述圆柱永磁体连接，在所述转子旋转时，驱动所述圆柱永磁体绕 其自身轴线旋转，以使所述永磁体组件的磁通量减小。
2. 根据权利要求1所述的励磁可调式永磁同步电机，其特征在于，所述永磁体组件中 紧密平行排列的圆柱永磁体为偶数个。
3. 根据权利要求1或2所述的励磁可调式永磁同步电机，其特征在于，所述旋转驱动机 构包括： 齿轮，其与所述圆柱永磁体同轴固定连接； 齿条，其与所述齿轮相啮合，带动所述齿轮旋转； 驱动器，其与所述齿条连接，驱动所述齿条移动，以实现所述圆柱永磁体绕其轴线旋 转。
4. 根据权利要求3所述的励磁可调式永磁同步电机，其特征在于，所述驱动器包括： 直动式电磁铁，其包括电磁铁心和衔铁，所述衔铁与所述齿条固定连接，所述电磁铁心 上缠绕有电磁线圈，通电后所述电磁铁心能够产生电磁力，吸引所述衔铁，从而带动所述齿 条移动； 复位弹簧，其与所述齿条连接，在所述电磁力消失后带动所述齿条复位。
5. 根据权利要求3所述的励磁可调式永磁同步电机，其特征在于，所述驱动器包括： 驱动齿轮，其与所述齿条啮合； 摆动电磁铁，其包括电磁铁心和衔铁，所述衔铁与所述驱动齿轮旋转轴线同轴连接，所 述电磁铁心上缠绕有电磁线圈，通电后所述电磁铁心能够产生电磁力，吸引所述衔铁旋转 进而带动所述驱动齿轮旋转，实现所述齿条的移动； 复位弹簧，其与所述驱动齿轮连接，在所述电磁力消失后带动所述驱动齿轮复位。
6. 根据权利要求4或5所述的励磁可调式永磁同步电机，其特征在于，所述电磁线圈连 接有滑动变阻器，所述滑动变阻器随所述转子旋转，所述滑动变阻器具有可滑动端，所述可 滑动端连接有电阻簧，所述可滑动端能够随转子转速的增大不断向外侧滑动，并压缩所述 电阻簧，使所述滑动变阻器的阻值减小，进而增大所述电磁线圈中的电流，增大电磁力，从 而增大所述圆柱永磁体的旋转角度。
7. 根据权利要求6所述的励磁可调式永磁同步电机，其特征在于，所述滑动变阻器电 阻值R与接入电路中电阻的长度x有如下关系：
其中，A、B为常数，匕为复位弹簧预压力，k:为复位弹簧劲度系数，F^为电阻簧预压力，h为电阻簧劲度系数，Rz为初始时可滑动端距电机轴线的距离，Rd为所述齿轮分度圆半径， L为滑动变阻器电阻丝总长度。
8. 根据权利要求4或5所述的励磁可调式永磁同步电机，其特征在于，在所述旋转驱动 机构的驱动下，所述相邻两个圆柱永磁体的旋转方向相反，以减小相邻两个圆柱永磁体间 的磨损。
9. 根据权利要求7所述的励磁可调式永磁同步电机，其特征在于，所述圆柱永磁体可 旋转的角度为0-45°。
10. -种电动汽车，其特征在于，使用如权利要求1-9中任一项所述的励磁可调式永磁 同步电机驱动。
【专利摘要】本实用新型公开了一种励磁可调式永磁同步电机，包括转子，所述转子包括若干成对布置的永磁体组件，所述永磁体组件包括圆柱永磁体、盖板以及旋转驱动机构。圆柱永磁体采用平行充磁，多个圆柱永磁体紧密平行排列；盖板外形呈长方体结构，由导磁材料制成，圆柱永磁体置于所述盖板内，以形成长方体状的永磁体；旋转驱动机构与所述圆柱永磁体连接，转子旋转时，驱动圆柱永磁体绕其自身轴线轴线旋转，以使所述永磁体组件的磁通量减小。本实用新型通过改变传统永磁同步电机转子结构，使永磁体磁极通过电机内电磁铁的拉动旋转，实现可自行调节励磁磁通量，从而无需在高速时，施加较大的去磁电流分量，提高了电机效率。
【IPC分类】H02K21-02, H02K21-14
【公开号】CN204517612
【申请号】CN201520193455
【发明人】常成, 宋传学, 宋世欣, 李少坤, 肖峰, 王达
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月1日