調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是一種調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)，其涉及一種應(yīng)用于永磁同步電動(dòng)機(jī)的方法。在低轉(zhuǎn)速小功率輸出時(shí)，若干個(gè)轉(zhuǎn)子主磁極和若干個(gè)轉(zhuǎn)子輔助磁極共同建立低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)不會(huì)影響永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度。在高轉(zhuǎn)速大功率輸出時(shí)，若干個(gè)轉(zhuǎn)子主磁極共同建立高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。通過(guò)轉(zhuǎn)子輔助磁通閉合路徑的改變，使調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子能夠自動(dòng)適應(yīng)變換電動(dòng)機(jī)磁極數(shù)，實(shí)現(xiàn)永磁同步電動(dòng)機(jī)的變極變速。同時(shí)，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)會(huì)增加永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度。使兩種功率狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)每相繞組感應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)小于并接近于外加端電壓，兩種功率狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)均接近于1，調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)可以兼顧雙功率設(shè)計(jì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)，其涉及一種應(yīng)用于永磁同步電動(dòng)機(jī)的方法，特別是涉及一種能夠異步起動(dòng)和變極變速的永磁同步電動(dòng)機(jī)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]交流異步電動(dòng)機(jī)的效率較低，永磁同步電動(dòng)機(jī)的效率高、功率因數(shù)高、節(jié)能效果顯著，所以永磁同步電動(dòng)機(jī)正逐漸取代交流異步電動(dòng)機(jī)成為主流電動(dòng)機(jī)。普通永磁同步電動(dòng)機(jī)無(wú)法自起動(dòng)，需要配置變頻器，但是變頻器成本較高。異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)不需要配置變頻器，能夠在節(jié)能的前提下降低設(shè)備成本。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T25303紡織專(zhuān)用高效率永磁同步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件》和《GB/T22711高效三相永磁同步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件》分別規(guī)定了一種適用于紡織、石油行業(yè)的自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的永磁同步電動(dòng)機(jī)均采用內(nèi)置式轉(zhuǎn)子，內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適宜做小規(guī)格的電動(dòng)機(jī)，所以兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有小于1.1kw的小功率電動(dòng)機(jī)規(guī)格。
[0003]以油田游梁式抽油機(jī)所采用的雙速電動(dòng)機(jī)為代表的大中型交流異步電動(dòng)機(jī)，普遍采用變極變速節(jié)能技術(shù)，交流異步電動(dòng)機(jī)的鼠籠繞組能夠自動(dòng)適應(yīng)變換電動(dòng)機(jī)磁極數(shù)。傳統(tǒng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的表面式轉(zhuǎn)子和內(nèi)置式轉(zhuǎn)子均無(wú)法自動(dòng)適應(yīng)變換電動(dòng)機(jī)磁極數(shù)，因此，傳統(tǒng)永磁同步電動(dòng)機(jī)技術(shù)無(wú)法采用變極變速的方法。
[0004]風(fēng)機(jī)泵類(lèi)負(fù)載的軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，因此應(yīng)用于風(fēng)機(jī)泵類(lèi)負(fù)載的變極變速電動(dòng)機(jī)采用雙功率設(shè)計(jì)，即低轉(zhuǎn)速時(shí)小功率輸出，高轉(zhuǎn)速時(shí)大功率輸出，才能符合節(jié)能要求。雙功率設(shè)計(jì)通常采用改變繞組接線方式，即低轉(zhuǎn)速小功率輸出時(shí)，繞組盡可能多的串聯(lián)，高轉(zhuǎn)速大功率輸出時(shí)，繞組盡可能多的并聯(lián)。繞組串聯(lián)數(shù)量多，繞組感應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)高，繞組串聯(lián)數(shù)量少，繞組感應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)低。電動(dòng)機(jī)每相繞組感應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)小于并接近于外加端電壓，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)則接近于1，電動(dòng)機(jī)才具有高效節(jié)能優(yōu)勢(shì)。普通電動(dòng)機(jī)無(wú)法兼顧雙功率設(shè)計(jì)，因此，普通變極變速雙功率電動(dòng)機(jī)的效率低于單一功率電動(dòng)機(jī)的效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)小型永磁同步電動(dòng)機(jī)無(wú)法自起動(dòng)、不能變極變速、雙功率電動(dòng)機(jī)效率低的缺陷，提供一種能夠異步起動(dòng)、變極變速、雙功率電動(dòng)機(jī)效率高的適用于小型永磁同步電動(dòng)機(jī)的方法。本發(fā)明的實(shí)施方案如下:
本發(fā)明總的特征是調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子采用調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子，電動(dòng)機(jī)定子繞組采用非變極定子繞組或變極定子繞組。
[0006]調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯部件主要由若干個(gè)永磁鐵芯和若干個(gè)調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯兩種類(lèi)型的轉(zhuǎn)子鐵芯組成。永磁鐵芯有變極永磁鐵芯和非變極永磁鐵芯兩種結(jié)構(gòu)。調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子分為變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子和非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子。變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯部件是含有變極永磁鐵芯和調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯的變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件。非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯部件是含有非變極永磁鐵芯和調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯的非變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件。變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子與含有變極定子繞組的電動(dòng)機(jī)定子裝配在一起，組成異步起動(dòng)變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)。非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子與含有非變極定子繞組的電動(dòng)機(jī)定子裝配在一起，組成異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)。
[0007]變極永磁鐵芯的徑向外表面有若干個(gè)轉(zhuǎn)子凹槽和若干個(gè)轉(zhuǎn)子凸極。每一個(gè)轉(zhuǎn)子凹槽中粘貼有兩個(gè)互為異性磁極的永磁體，相鄰轉(zhuǎn)子凹槽之間的相鄰永磁體互為異性磁極。每一個(gè)永磁體形成一個(gè)轉(zhuǎn)子主磁極。轉(zhuǎn)子主磁通在同一個(gè)轉(zhuǎn)子凹槽中的兩個(gè)轉(zhuǎn)子主磁極之間形成閉合回路。每一個(gè)永磁體磁化相鄰的轉(zhuǎn)子凸極一側(cè)，形成一個(gè)與該永磁體互為異性磁極的轉(zhuǎn)子輔助磁極。轉(zhuǎn)子輔助磁通在永磁體與轉(zhuǎn)子凸極之間形成閉合回路。
[0008]調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行時(shí)，若干個(gè)轉(zhuǎn)子主磁極和若干個(gè)轉(zhuǎn)子輔助磁極共同建立低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子輔助磁極對(duì)面的定子磁極產(chǎn)生的定子附加磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子輔助磁極互為同性磁極，在定子附加磁場(chǎng)的同極性相互排斥的磁力作用下，轉(zhuǎn)子輔助磁通不在永磁體與轉(zhuǎn)子凸極之間形成閉合回路，轉(zhuǎn)子輔助磁通合并在轉(zhuǎn)子主磁通中。由若干個(gè)轉(zhuǎn)子主磁極共同建立高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子輔助磁通閉合路徑的改變，使變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子能夠自動(dòng)適應(yīng)變換電動(dòng)機(jī)磁極數(shù)，實(shí)現(xiàn)永磁同步電動(dòng)機(jī)的變極變速。
[0009]調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯的徑向外表面有若干個(gè)深而窄的調(diào)節(jié)磁鋼槽，每一個(gè)調(diào)節(jié)磁鋼槽中粘貼有一個(gè)調(diào)節(jié)磁鋼，形成一個(gè)切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)，調(diào)節(jié)磁鋼槽槽底是磁橋。在沒(méi)有外加磁場(chǎng)作用時(shí)，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑沿著磁橋閉合。定子磁場(chǎng)作用在磁橋處的磁場(chǎng)方向與調(diào)節(jié)磁鋼作用在磁橋處的磁場(chǎng)方向相同時(shí)，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑依舊沿著磁橋閉合，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)不會(huì)影響永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度。定子磁場(chǎng)作用在磁橋處的磁場(chǎng)方向與調(diào)節(jié)磁鋼作用在磁橋處的磁場(chǎng)方向相反時(shí)，定子磁場(chǎng)迫使切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑穿過(guò)電動(dòng)機(jī)氣隙，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑在電動(dòng)機(jī)定子鐵芯中閉合，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)會(huì)增加永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度。
[0010]調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)在變極變速時(shí)改變了定子磁場(chǎng)方向。在低轉(zhuǎn)速小功率輸出時(shí)，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)不會(huì)影響永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度。在高轉(zhuǎn)速大功率輸出時(shí)，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)會(huì)增加永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度。調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)可以兼顧雙功率設(shè)計(jì)，使兩種功率狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)每相繞組感應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)小于并接近于外加端電壓，兩種功率狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)均接近于1，電動(dòng)機(jī)具有更高效節(jié)能優(yōu)勢(shì)。
[0011]變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)軸、隔磁襯套、變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件、變極轉(zhuǎn)子鼠籠、轉(zhuǎn)子永磁體部件組成。變極轉(zhuǎn)子鼠籠、轉(zhuǎn)子永磁體部件安裝在變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件上，變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件安裝在非導(dǎo)磁材料的轉(zhuǎn)軸上，或者變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件安裝在隔磁襯套上，隔磁襯套安裝在導(dǎo)磁材料的轉(zhuǎn)軸上。
[0012]轉(zhuǎn)軸呈圓柱形，材料是導(dǎo)磁材料或非導(dǎo)磁材料。導(dǎo)磁材料的轉(zhuǎn)軸需要與隔磁襯套配合使用。隔磁襯套呈圓筒形，材料是非導(dǎo)磁材料。
[0013]變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件至少包含有一個(gè)變極永磁鐵芯和一個(gè)調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯。變極永磁鐵芯與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯沿軸向排列，變極永磁鐵芯與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯之間有一個(gè)聯(lián)接環(huán)。
[0014]調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯由若干個(gè)調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯沖片疊壓而成，調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯沖片材質(zhì)是以硅鋼片為代表的導(dǎo)磁材料。調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯呈環(huán)形，調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯中間是軸孔。調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯徑向外側(cè)邊緣均布若干個(gè)鼠籠鐵芯導(dǎo)條槽，鼠籠鐵芯導(dǎo)條槽是開(kāi)口槽或閉口槽。調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯的徑向外表面有若干個(gè)深而窄的調(diào)節(jié)磁鋼槽，調(diào)節(jié)磁鋼槽槽底是磁橋。調(diào)節(jié)磁鋼槽兩側(cè)是若干個(gè)輔助鼠籠導(dǎo)條槽，輔助鼠籠導(dǎo)條槽與鼠籠鐵芯導(dǎo)條槽相比，輔助鼠籠導(dǎo)條槽槽深較淺，輔助鼠籠導(dǎo)條槽是開(kāi)口槽或閉口槽。
[0015]變極永磁鐵芯由若干個(gè)變極永磁鐵芯沖片疊壓而成，變極永磁鐵芯沖片材質(zhì)是以硅鋼片為代表的導(dǎo)磁材料。變極永磁鐵芯呈環(huán)形，變極永磁鐵芯中間是軸孔。變極永磁鐵芯徑向外側(cè)邊緣均布若干個(gè)轉(zhuǎn)子凹槽和若干個(gè)轉(zhuǎn)子凸極，轉(zhuǎn)子凹槽稱(chēng)為鐵芯磁極槽，轉(zhuǎn)子凸極稱(chēng)為鐵芯凸極。鐵芯磁極槽和鐵芯凸極之間是階梯形的轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)槽。鐵芯磁極槽靠近軸孔的內(nèi)側(cè)均布若干個(gè)換向鼠籠導(dǎo)條槽，換向鼠籠導(dǎo)條槽是閉口槽或開(kāi)口槽。鐵芯凸極靠近軸孔的內(nèi)側(cè)均布若干個(gè)核心鼠籠導(dǎo)條槽，核心鼠籠導(dǎo)條槽是開(kāi)口槽或閉口槽，核心鼠籠導(dǎo)條槽是雙鼠籠形或深槽形，核心鼠籠導(dǎo)條槽或者采用常用的凸形槽、梨形槽和平底槽。
[0016]階梯形的轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)槽側(cè)面在粘貼永磁體時(shí)用于定位，改變轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)槽深度，可以改變永磁體通過(guò)轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)槽產(chǎn)生的徑向漏磁通數(shù)量。
[0017]聯(lián)接環(huán)呈環(huán)形，聯(lián)接環(huán)材質(zhì)是導(dǎo)磁材料或非導(dǎo)磁材料。
[0018]變極轉(zhuǎn)子鼠籠用鋁材壓鑄制成，或者用銅材焊接制成。變極轉(zhuǎn)子鼠籠中間是環(huán)形的隔磁端環(huán)，兩端分別是鼠籠端環(huán)一和鼠籠端環(huán)二。隔磁端環(huán)和鼠籠端環(huán)二呈環(huán)形。在隔磁端環(huán)和鼠籠端環(huán)二之間有若干個(gè)鼠籠鐵芯導(dǎo)條，鼠籠鐵芯導(dǎo)條與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯的鼠籠鐵芯導(dǎo)條槽位置相對(duì)應(yīng)。變極轉(zhuǎn)子鼠籠的隔磁端環(huán)和鼠籠端環(huán)二之間有若干個(gè)輔助鼠籠導(dǎo)條，輔助鼠籠導(dǎo)條與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯的輔助鼠籠導(dǎo)條槽位置相對(duì)應(yīng)。變極轉(zhuǎn)子鼠籠的鼠籠端環(huán)一呈環(huán)形，并且，鼠籠端環(huán)一徑向外側(cè)邊緣均布若干個(gè)端環(huán)凹槽。端環(huán)凹槽與變極永磁鐵芯的鐵芯磁極槽位置相對(duì)應(yīng)。變極轉(zhuǎn)子鼠籠的隔磁端環(huán)和鼠籠端環(huán)一之間有若干個(gè)換向鼠籠導(dǎo)條和若干個(gè)核心鼠籠導(dǎo)條。換向鼠籠導(dǎo)條與變極永磁鐵芯的換向鼠籠導(dǎo)條槽位置相對(duì)應(yīng)。核心鼠籠導(dǎo)條與變極永磁鐵芯的核心鼠籠導(dǎo)條槽位置相對(duì)應(yīng)。
[0019]轉(zhuǎn)子永磁體部件由若干個(gè)永磁體和若干個(gè)調(diào)節(jié)磁鋼組成。永磁體呈瓦片形。用于變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的永磁體粘貼在變極永磁鐵芯的鐵芯磁極槽中。相鄰的永磁體圓弧外表面互為異性磁極。
[0020]調(diào)節(jié)磁鋼呈矩形，調(diào)節(jié)磁鋼是永磁材料，調(diào)節(jié)磁鋼粘貼在調(diào)節(jié)磁鋼槽中，與調(diào)節(jié)磁鋼槽兩個(gè)側(cè)面接觸的分別是調(diào)節(jié)磁鋼的兩個(gè)磁極。相鄰的調(diào)節(jié)磁鋼的磁極互為異性磁極。變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的調(diào)節(jié)磁鋼位置與變極永磁鐵芯的鐵芯凸極沿軸向?qū)R，調(diào)節(jié)磁鋼磁極極性分別與該鐵芯凸極兩側(cè)最近的永磁體磁極極性相同。
[0021]變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子或非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的圓弧外表面為N極的永磁體形成一個(gè)N極轉(zhuǎn)子主磁極，圓弧外表面為S極的永磁體形成一個(gè)S極轉(zhuǎn)子主磁極。
[0022]變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的N極轉(zhuǎn)子主磁極的永磁體磁化鄰近的鐵芯凸極一側(cè)，形成一個(gè)
S,極轉(zhuǎn)子輔助磁極。S極轉(zhuǎn)子主磁極的永磁體磁化鄰近的鐵芯凸極一側(cè)，形成一個(gè)N'極轉(zhuǎn)子輔助磁極。
[0023]鐵芯凸極外表面至定子鐵芯內(nèi)表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是凸極氣隙，永磁體外表面至定子鐵芯內(nèi)表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是永磁體氣隙。凸極氣隙長(zhǎng)度小于或等于永磁體氣隙長(zhǎng)度。調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯外表面至定子鐵芯內(nèi)表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是鼠籠鐵芯氣隙。鼠籠鐵芯氣隙長(zhǎng)度小于或等于凸極氣隙長(zhǎng)度。
[0024]轉(zhuǎn)子輔助磁極對(duì)面的定子磁極產(chǎn)生定子附加磁場(chǎng)。定子附加磁場(chǎng)是定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的一部分。定子附加磁場(chǎng)磁通路徑是，磁力線由定子鐵芯的η極出發(fā)，穿過(guò)凸極氣隙進(jìn)入S'極轉(zhuǎn)子輔助磁極，磁力線從核心鼠籠導(dǎo)條內(nèi)側(cè)繞過(guò)，磁力線經(jīng)過(guò)N'極轉(zhuǎn)子輔助磁極，穿過(guò)凸極氣隙進(jìn)入定子鐵芯的s極，磁力線回到定子鐵芯的η極，形成閉合回路。
[0025]變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行過(guò)程是:變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子被牽入低轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁極數(shù)多。轉(zhuǎn)子輔助磁極對(duì)面的定子磁極產(chǎn)生的定子附加磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子輔助磁極互為異性磁極，在定子附加磁場(chǎng)的異極性相互吸引的磁力作用下，增加永磁體對(duì)轉(zhuǎn)子輔助磁極的磁化作用。變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)磁極數(shù)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁極數(shù)相同，并且一一對(duì)應(yīng)。若干個(gè)轉(zhuǎn)子主磁極和若干個(gè)轉(zhuǎn)子輔助磁極共同建立低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩。
[0026]變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子處于低轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行時(shí)，定子磁場(chǎng)作用在磁橋處的磁場(chǎng)方向與調(diào)節(jié)磁鋼作用在磁橋處的磁場(chǎng)方向相同，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑依舊沿著磁橋閉合，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)不會(huì)影響永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度。此時(shí)，調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)處于低轉(zhuǎn)速小功率輸出，電動(dòng)機(jī)每相繞組串聯(lián)匝數(shù)多，電動(dòng)機(jī)每相繞組感應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)小于并接近于外加端電壓，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)接近于1，電動(dòng)機(jī)的效率高。
[0027]變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子高轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行過(guò)程是:變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子被牽入高轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁極數(shù)減少。轉(zhuǎn)子輔助磁極對(duì)面的定子磁極產(chǎn)生的定子附加磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子輔助磁極互為同性磁極，在定子附加磁場(chǎng)的同極性相互排斥的磁力作用下，轉(zhuǎn)子輔助磁通不在永磁體與轉(zhuǎn)子凸極之間形成閉合回路，轉(zhuǎn)子輔助磁通合并在轉(zhuǎn)子主磁通中。變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)磁極數(shù)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁極數(shù)相同，并且一一對(duì)應(yīng)。若干個(gè)轉(zhuǎn)子主磁極共同建立高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩。
[0028]變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子處于高轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行時(shí)，定子磁場(chǎng)作用在磁橋處的磁場(chǎng)方向與調(diào)節(jié)磁鋼作用在磁橋處的磁場(chǎng)方向相反，定子磁場(chǎng)迫使切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑穿過(guò)電動(dòng)機(jī)氣隙，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑在電動(dòng)機(jī)定子鐵芯中閉合，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)會(huì)增加永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度。此時(shí)，調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)處于高轉(zhuǎn)速大功率輸出，雖然電動(dòng)機(jī)每相繞組串聯(lián)匝數(shù)少，但是，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)增加了永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度，同樣使電動(dòng)機(jī)每相繞組感應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)小于并接近于外加端電壓，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)接近于1，電動(dòng)機(jī)的效率高。
[0029]變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子異步起動(dòng)過(guò)程是:變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子在異步起動(dòng)時(shí)，主要依靠鼠籠鐵芯導(dǎo)條和輔助鼠籠導(dǎo)條切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線產(chǎn)生異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，把變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子牽入同步轉(zhuǎn)速。變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子在異步起動(dòng)時(shí)，核心鼠籠導(dǎo)條切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線產(chǎn)生垂直向內(nèi)的感應(yīng)電流或垂直向外的感應(yīng)電流。垂直向內(nèi)的感應(yīng)電流或垂直向外的感應(yīng)電流分別在鼠籠端環(huán)一或隔磁端環(huán)處匯合，形成感應(yīng)電流閉合回路。兩個(gè)電流方向上不平衡的垂直向內(nèi)的感應(yīng)電流或垂直向外的感應(yīng)電流，在換向鼠籠導(dǎo)條內(nèi)改變感應(yīng)電流方向，最終在鼠籠端環(huán)一或隔磁端環(huán)處匯合，形成感應(yīng)電流閉合回路。變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子異步起動(dòng)時(shí)，核心鼠籠導(dǎo)條能產(chǎn)生異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，提高變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的異步起動(dòng)性能。
[0030]非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)軸、隔磁襯套、非變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件、非變極轉(zhuǎn)子鼠籠、轉(zhuǎn)子永磁體部件組成。非變極轉(zhuǎn)子鼠籠、轉(zhuǎn)子永磁體部件安裝在非變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件上，非變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件安裝在非導(dǎo)磁材料的轉(zhuǎn)軸上，或者非變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件安裝在隔磁襯套上，隔磁襯套安裝在導(dǎo)磁材料的轉(zhuǎn)軸上。
[0031]非變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件至少包含有一個(gè)非變極永磁鐵芯和一個(gè)調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯。非變極永磁鐵芯與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯沿軸向排列，非變極永磁鐵芯與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯之間有一個(gè)聯(lián)接環(huán)。
[0032]非變極永磁鐵芯由若干個(gè)非變極永磁鐵芯沖片疊壓而成，非變極永磁鐵芯沖片材質(zhì)是以硅鋼片為代表的導(dǎo)磁材料。非變極永磁鐵芯呈環(huán)形，非變極永磁鐵芯中間是軸孔。非變極永磁鐵芯徑向外側(cè)邊緣均布若干個(gè)換向鼠籠導(dǎo)條槽，換向鼠籠導(dǎo)條槽是開(kāi)口槽或閉口槽。
[0033]非變極轉(zhuǎn)子鼠籠用鋁材壓鑄制成，或者用銅材焊接制成。非變極轉(zhuǎn)子鼠籠中間是環(huán)形的隔磁端環(huán)，兩端分別是鼠籠端環(huán)一和鼠籠端環(huán)二。隔磁端環(huán)和鼠籠端環(huán)二呈環(huán)形。在隔磁端環(huán)和鼠籠端環(huán)二之間有若干個(gè)鼠籠鐵芯導(dǎo)條，鼠籠鐵芯導(dǎo)條與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯的鼠籠鐵芯導(dǎo)條槽位置相對(duì)應(yīng)。非變極轉(zhuǎn)子鼠籠的隔磁端環(huán)和鼠籠端環(huán)二之間有若干個(gè)輔助鼠籠導(dǎo)條，輔助鼠籠導(dǎo)條與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯的輔助鼠籠導(dǎo)條槽位置相對(duì)應(yīng)。非變極轉(zhuǎn)子鼠籠的鼠籠端環(huán)一呈環(huán)形。在隔磁端環(huán)和鼠籠端環(huán)一之間有若干個(gè)換向鼠籠導(dǎo)條，換向鼠籠導(dǎo)條與非變極永磁鐵芯的換向鼠籠導(dǎo)條槽位置相對(duì)應(yīng)。
[0034]轉(zhuǎn)子永磁體部件由若干個(gè)永磁體和若干個(gè)調(diào)節(jié)磁鋼組成。永磁體呈瓦片形。用于非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的永磁體粘貼在非變極永磁鐵芯徑向外表面。相鄰的永磁體圓弧外表面互為異性磁極。
[0035]調(diào)節(jié)磁鋼呈矩形，調(diào)節(jié)磁鋼是永磁材料，調(diào)節(jié)磁鋼安裝在調(diào)節(jié)磁鋼槽中，與調(diào)節(jié)磁鋼槽兩個(gè)側(cè)面接觸的分別是調(diào)節(jié)磁鋼的兩個(gè)磁極。相鄰的調(diào)節(jié)磁鋼的磁極互為異性磁極。非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的調(diào)節(jié)磁鋼位置與非變極永磁鐵芯上的兩個(gè)永磁體的分界線沿軸向?qū)R，調(diào)節(jié)磁鋼磁極極性分別與該分界線兩側(cè)最近的永磁體磁極極性相同。
[0036]非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子異步起動(dòng)過(guò)程是:非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子在異步起動(dòng)時(shí)，依靠鼠籠鐵芯導(dǎo)條和輔助鼠籠導(dǎo)條切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線產(chǎn)生異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，把非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子牽入同步轉(zhuǎn)速。
[0037]非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子同步運(yùn)行過(guò)程是:非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子被牽入同步運(yùn)行時(shí)，非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)磁極數(shù)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁極數(shù)相同，并且一一對(duì)應(yīng)。若干個(gè)轉(zhuǎn)子主磁極共同建立轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩。
[0038]非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子處于同步運(yùn)行時(shí)，定子磁場(chǎng)作用在磁橋處的磁場(chǎng)方向與調(diào)節(jié)磁鋼作用在磁橋處的磁場(chǎng)方向相反，定子磁場(chǎng)迫使切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑穿過(guò)電動(dòng)機(jī)氣隙，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑在電動(dòng)機(jī)定子鐵芯中閉合，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)會(huì)增加永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度，增加非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的功率密度。
[0039]調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯中粘貼的調(diào)節(jié)磁鋼數(shù)量超過(guò)四個(gè)以上時(shí)，調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的鼠籠鐵芯導(dǎo)條數(shù)量太少，會(huì)降低調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的異步起動(dòng)性能。磁極數(shù)是四極、八極、十六極的調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子適宜在調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯中粘貼二個(gè)調(diào)節(jié)磁鋼。磁極數(shù)是六極、十二極的調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子適宜在調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯中粘貼三個(gè)調(diào)節(jié)磁鋼。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0040]說(shuō)明書(shū)附圖是調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖和示意圖。其中圖1是調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)軸測(cè)剖視圖。圖2是變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子軸測(cè)圖，轉(zhuǎn)子磁極為四極/八極。圖3是變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子軸測(cè)剖視圖，轉(zhuǎn)子磁極為四極/八極。圖4是變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件軸測(cè)剖視圖，轉(zhuǎn)子磁極為四極/八極。圖5是調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯軸測(cè)圖。圖6是變極轉(zhuǎn)子鼠籠軸測(cè)圖，轉(zhuǎn)子磁極為四極/八極。圖7是變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子軸測(cè)圖，轉(zhuǎn)子磁極為八極/十六極。
[0041]圖8是變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行時(shí)，永磁鐵芯的永磁體磁場(chǎng)在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁力線路徑示意圖，沿永磁鐵芯徑向剖面，轉(zhuǎn)子磁極為四極/八極，定子磁極為八極。圖9是變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯的切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑示意圖，沿調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯徑向剖面，調(diào)節(jié)磁鋼二個(gè)。圖10是變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子高轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行時(shí),永磁鐵芯的永磁體磁場(chǎng)在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁力線路徑示意圖,沿永磁鐵芯徑向剖面,轉(zhuǎn)子磁極為四極/八極，定子磁極為四極。圖11是變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子高轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯的切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑示意圖，沿調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯徑向剖面，調(diào)節(jié)磁鋼二個(gè)。圖12是變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子和非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子在異步起動(dòng)和同步運(yùn)行時(shí)，定子磁場(chǎng)的磁力線路徑示意圖，沿調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯徑向剖面，定子磁極為八極。
[0042]圖13是非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子軸測(cè)圖，轉(zhuǎn)子磁極為四極。圖14是非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子軸測(cè)剖視圖，轉(zhuǎn)子磁極為四極。圖15是非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子同步運(yùn)行時(shí)，永磁鐵芯的永磁體磁場(chǎng)在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁力線路徑示意圖，沿永磁鐵芯徑向剖面，轉(zhuǎn)子磁極為六極，定子磁極為六極。圖16是非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子同步運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯的切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑示意圖，沿調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯徑向剖面，調(diào)節(jié)磁鋼三個(gè)。
[0043]圖1至圖16中，大寫(xiě)字母N和S代表轉(zhuǎn)子主磁極極性，圖中大寫(xiě)字母N'和Si代表轉(zhuǎn)子輔助磁極極性。小寫(xiě)字母η和s代表定子磁極極性。字母Nt和St代表調(diào)節(jié)磁鋼的磁極極性。
[0044]圖中標(biāo)注有轉(zhuǎn)軸1、鼠籠端環(huán)一 2、隔磁襯套3、永磁體4、變極永磁鐵芯5、核心鼠籠導(dǎo)條6、調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7、鼠籠鐵芯導(dǎo)條8、隔磁端環(huán)9、鼠籠端環(huán)二 10、調(diào)節(jié)磁鋼11、輔助鼠籠導(dǎo)條12、輔助鼠籠導(dǎo)條槽13、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向14、換向鼠籠導(dǎo)條15、聯(lián)接環(huán)16、鐵芯凸極17、轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)槽18、鐵芯磁極槽19、軸孔20、換向鼠籠導(dǎo)條槽21、核心鼠籠導(dǎo)條槽22、端環(huán)凹槽23、定子24、定子磁場(chǎng)方向25、磁力線路徑26、定子附加磁場(chǎng)方向27、定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向28、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向29、垂直向內(nèi)的感應(yīng)電流30、垂直向外的感應(yīng)電流31、非變極永磁鐵芯32、鼠籠鐵芯導(dǎo)條槽33、定子附加磁場(chǎng)磁通路徑34、調(diào)節(jié)磁鋼槽35、磁橋36、切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)方向37、切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑38組成。

【具體實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步敘述。
[0046]參照?qǐng)D1、圖2、圖3、圖8、圖9、圖10和圖11，調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子采用調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子，電動(dòng)機(jī)定子繞組采用非變極定子繞組或變極定子繞組。
[0047]調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯部件主要由若干個(gè)永磁鐵芯和若干個(gè)調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7兩種類(lèi)型的轉(zhuǎn)子鐵芯組成。永磁鐵芯有變極永磁鐵芯5和非變極永磁鐵芯32兩種結(jié)構(gòu)。調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子分為變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子和非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子。變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯部件是含有變極永磁鐵芯5和調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7的變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件。非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯部件是含有非變極永磁鐵芯32和調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7的非變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件。變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子與含有變極定子繞組的電動(dòng)機(jī)定子裝配在一起，組成異步起動(dòng)變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)。非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子與含有非變極定子繞組的電動(dòng)機(jī)定子裝配在一起，組成異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)。
[0048]變極永磁鐵芯5的徑向外表面有若干個(gè)轉(zhuǎn)子凹槽和若干個(gè)轉(zhuǎn)子凸極。每一個(gè)轉(zhuǎn)子凹槽中粘貼有兩個(gè)互為異性磁極的永磁體4，相鄰轉(zhuǎn)子凹槽之間的相鄰永磁體4互為異性磁極。每一個(gè)永磁體4形成一個(gè)轉(zhuǎn)子主磁極。轉(zhuǎn)子主磁通在同一個(gè)轉(zhuǎn)子凹槽中的兩個(gè)轉(zhuǎn)子主磁極之間形成閉合回路。每一個(gè)永磁體4磁化相鄰的轉(zhuǎn)子凸極一側(cè)，形成一個(gè)與該永磁體4互為異性磁極的轉(zhuǎn)子輔助磁極。轉(zhuǎn)子輔助磁通在永磁體4與轉(zhuǎn)子凸極之間形成閉合回路。
[0049]調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行時(shí)，若干個(gè)轉(zhuǎn)子主磁極和若干個(gè)轉(zhuǎn)子輔助磁極共同建立低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子輔助磁極對(duì)面的定子磁極產(chǎn)生的定子附加磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子輔助磁極互為同性磁極，在定子附加磁場(chǎng)的同極性相互排斥的磁力作用下，轉(zhuǎn)子輔助磁通不在永磁體4與轉(zhuǎn)子凸極之間形成閉合回路，轉(zhuǎn)子輔助磁通合并在轉(zhuǎn)子主磁通中。由若干個(gè)轉(zhuǎn)子主磁極共同建立高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子輔助磁通閉合路徑的改變，使變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子能夠自動(dòng)適應(yīng)變換電動(dòng)機(jī)磁極數(shù)，實(shí)現(xiàn)永磁同步電動(dòng)機(jī)的變極變速。
[0050]調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7的徑向外表面有若干個(gè)深而窄的調(diào)節(jié)磁鋼槽35，每一個(gè)調(diào)節(jié)磁鋼槽35中粘貼有一個(gè)調(diào)節(jié)磁鋼11，形成一個(gè)切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)，調(diào)節(jié)磁鋼槽35槽底是磁橋36。在沒(méi)有外加磁場(chǎng)作用時(shí)，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑沿著磁橋36閉合。定子磁場(chǎng)作用在磁橋36處的磁場(chǎng)方向與調(diào)節(jié)磁鋼11作用在磁橋36處的磁場(chǎng)方向相同時(shí)，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑依舊沿著磁橋36閉合，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)不會(huì)影響永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度。定子磁場(chǎng)作用在磁橋36處的磁場(chǎng)方向與調(diào)節(jié)磁鋼11作用在磁橋36處的磁場(chǎng)方向相反時(shí)，定子磁場(chǎng)迫使切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑穿過(guò)電動(dòng)機(jī)氣隙，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑在電動(dòng)機(jī)定子鐵芯中閉合，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)會(huì)增加永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度。
[0051 ] 調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)在變極變速時(shí)改變了定子磁場(chǎng)方向。在低轉(zhuǎn)速小功率輸出時(shí)，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)不會(huì)影響永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度。在高轉(zhuǎn)速大功率輸出時(shí)，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)會(huì)增加永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度。調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)可以兼顧雙功率設(shè)計(jì)，使兩種功率狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)每相繞組感應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)小于并接近于外加端電壓，兩種功率狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)均接近于1，電動(dòng)機(jī)具有更高效節(jié)能優(yōu)勢(shì)。
[0052]參照?qǐng)D2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7，變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)軸1、隔磁襯套3、變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件、變極轉(zhuǎn)子鼠籠、轉(zhuǎn)子永磁體部件組成。變極轉(zhuǎn)子鼠籠、轉(zhuǎn)子永磁體部件安裝在變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件上，變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件安裝在非導(dǎo)磁材料的轉(zhuǎn)軸I上，或者變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件安裝在隔磁襯套3上，隔磁襯套3安裝在導(dǎo)磁材料的轉(zhuǎn)軸I上。
[0053]轉(zhuǎn)軸I呈圓柱形，材料是導(dǎo)磁材料或非導(dǎo)磁材料。導(dǎo)磁材料的轉(zhuǎn)軸I需要與隔磁襯套3配合使用。隔磁襯套3呈圓筒形，材料是非導(dǎo)磁材料。
[0054]變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件至少包含有一個(gè)變極永磁鐵芯5和一個(gè)調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7。變極永磁鐵芯5與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7沿軸向排列，變極永磁鐵芯5與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7之間有一個(gè)聯(lián)接環(huán)16。
[0055]調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7由若干個(gè)調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯沖片疊壓而成，調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯沖片材質(zhì)是以硅鋼片為代表的導(dǎo)磁材料。調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7呈環(huán)形，調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7中間是軸孔20。調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7徑向外側(cè)邊緣均布若干個(gè)鼠籠鐵芯導(dǎo)條槽33，鼠籠鐵芯導(dǎo)條槽33是開(kāi)口槽或閉口槽。調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7的徑向外表面有若干個(gè)深而窄的調(diào)節(jié)磁鋼槽35，調(diào)節(jié)磁鋼槽35槽底是磁橋36。調(diào)節(jié)磁鋼槽35兩側(cè)是若干個(gè)輔助鼠籠導(dǎo)條槽13，輔助鼠籠導(dǎo)條槽13與鼠籠鐵芯導(dǎo)條槽33相比，輔助鼠籠導(dǎo)條槽13槽深較淺，輔助鼠籠導(dǎo)條槽13是開(kāi)口槽或閉口槽。
[0056]變極永磁鐵芯5由若干個(gè)變極永磁鐵芯沖片疊壓而成，變極永磁鐵芯沖片材質(zhì)是以硅鋼片為代表的導(dǎo)磁材料。變極永磁鐵芯5呈環(huán)形，變極永磁鐵芯5中間是軸孔20。變極永磁鐵芯5徑向外側(cè)邊緣均布若干個(gè)轉(zhuǎn)子凹槽和若干個(gè)轉(zhuǎn)子凸極，轉(zhuǎn)子凹槽稱(chēng)為鐵芯磁極槽19，轉(zhuǎn)子凸極稱(chēng)為鐵芯凸極17。鐵芯磁極槽19和鐵芯凸極17之間是階梯形的轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)槽18。鐵芯磁極槽19靠近軸孔20的內(nèi)側(cè)均布若干個(gè)換向鼠籠導(dǎo)條槽21，換向鼠籠導(dǎo)條槽21是閉口槽或開(kāi)口槽。鐵芯凸極17靠近軸孔20的內(nèi)側(cè)均布若干個(gè)核心鼠籠導(dǎo)條槽22,核心鼠籠導(dǎo)條槽22是開(kāi)口槽或閉口槽，核心鼠籠導(dǎo)條槽22是雙鼠籠形或深槽形，核心鼠籠導(dǎo)條槽22或者采用常用的凸形槽、梨形槽和平底槽。
[0057]階梯形的轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)槽18側(cè)面在粘貼永磁體4時(shí)用于定位，改變轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)槽18深度，可以改變永磁體4通過(guò)轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)槽18產(chǎn)生的徑向漏磁通數(shù)量。
[0058]聯(lián)接環(huán)16呈環(huán)形，聯(lián)接環(huán)16材質(zhì)是導(dǎo)磁材料或非導(dǎo)磁材料。
[0059]變極轉(zhuǎn)子鼠籠用鋁材壓鑄制成，或者用銅材焊接制成。變極轉(zhuǎn)子鼠籠中間是環(huán)形的隔磁端環(huán)9，兩端分別是鼠籠端環(huán)一 2和鼠籠端環(huán)二 10。隔磁端環(huán)9和鼠籠端環(huán)二 10呈環(huán)形。在隔磁端環(huán)9和鼠籠端環(huán)二 10之間有若干個(gè)鼠籠鐵芯導(dǎo)條8，鼠籠鐵芯導(dǎo)條8與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7的鼠籠鐵芯導(dǎo)條槽33位置相對(duì)應(yīng)。變極轉(zhuǎn)子鼠籠的隔磁端環(huán)9和鼠籠端環(huán)二 10之間有若干個(gè)輔助鼠籠導(dǎo)條12，輔助鼠籠導(dǎo)條12與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7的輔助鼠籠導(dǎo)條槽13位置相對(duì)應(yīng)。變極轉(zhuǎn)子鼠籠的鼠籠端環(huán)一 2呈環(huán)形，并且，鼠籠端環(huán)一 2徑向外側(cè)邊緣均布若干個(gè)端環(huán)凹槽23。端環(huán)凹槽23與變極永磁鐵芯5的鐵芯磁極槽19位置相對(duì)應(yīng)。變極轉(zhuǎn)子鼠籠的隔磁端環(huán)9和鼠籠端環(huán)一 2之間有若干個(gè)換向鼠籠導(dǎo)條15和若干個(gè)核心鼠籠導(dǎo)條6。換向鼠籠導(dǎo)條15與變極永磁鐵芯5的換向鼠籠導(dǎo)條槽21位置相對(duì)應(yīng)。核心鼠籠導(dǎo)條6與變極永磁鐵芯5的核心鼠籠導(dǎo)條槽22位置相對(duì)應(yīng)。
[0060]轉(zhuǎn)子永磁體部件由若干個(gè)永磁體4和若干個(gè)調(diào)節(jié)磁鋼11組成。永磁體4呈瓦片形。用于變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的永磁體4粘貼在變極永磁鐵芯5的鐵芯磁極槽19中。相鄰的永磁體4圓弧外表面互為異性磁極。
[0061]調(diào)節(jié)磁鋼11呈矩形，調(diào)節(jié)磁鋼11是永磁材料，調(diào)節(jié)磁鋼11粘貼在調(diào)節(jié)磁鋼槽35中，與調(diào)節(jié)磁鋼槽35兩個(gè)側(cè)面接觸的分別是調(diào)節(jié)磁鋼11的兩個(gè)磁極。相鄰的調(diào)節(jié)磁鋼11的磁極互為異性磁極。變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的調(diào)節(jié)磁鋼11位置與變極永磁鐵芯5的鐵芯凸極17沿軸向?qū)R，調(diào)節(jié)磁鋼11磁極極性分別與該鐵芯凸極17兩側(cè)最近的永磁體4磁極極性相同。
[0062]參照?qǐng)D8、圖9、圖10、圖11和圖12，變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子或非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的圓弧外表面為N極的永磁體4形成一個(gè)N極轉(zhuǎn)子主磁極，圓弧外表面為S極的永磁體4形成一個(gè)S極轉(zhuǎn)子主磁極。
[0063]變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的N極轉(zhuǎn)子主磁極的永磁體4磁化鄰近的鐵芯凸極17 —側(cè)，形成一個(gè)S'極轉(zhuǎn)子輔助磁極。S極轉(zhuǎn)子主磁極的永磁體4磁化鄰近的鐵芯凸極17—側(cè)，形成一個(gè)N'極轉(zhuǎn)子輔助磁極。
[0064]鐵芯凸極17外表面至定子24鐵芯內(nèi)表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是凸極氣隙，永磁體4外表面至定子24鐵芯內(nèi)表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是永磁體氣隙。凸極氣隙長(zhǎng)度小于或等于永磁體氣隙長(zhǎng)度。調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7外表面至定子24鐵芯內(nèi)表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是鼠籠鐵芯氣隙。鼠籠鐵芯氣隙長(zhǎng)度小于或等于凸極氣隙長(zhǎng)度。
[0065]轉(zhuǎn)子輔助磁極對(duì)面的定子磁極產(chǎn)生定子附加磁場(chǎng)。定子附加磁場(chǎng)是定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的一部分。定子附加磁場(chǎng)磁通路徑34是，磁力線由定子24鐵芯的η極出發(fā)，穿過(guò)凸極氣隙進(jìn)入S'極轉(zhuǎn)子輔助磁極，磁力線從核心鼠籠導(dǎo)條6內(nèi)側(cè)繞過(guò)，磁力線經(jīng)過(guò)N'極轉(zhuǎn)子輔助磁極，穿過(guò)凸極氣隙進(jìn)入定子24鐵芯的s極，磁力線回到定子24鐵芯的η極，形成閉合回路。
[0066]變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行過(guò)程是:變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子被牽入低轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁極數(shù)多。轉(zhuǎn)子輔助磁極對(duì)面的定子磁極產(chǎn)生的定子附加磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子輔助磁極互為異性磁極，在定子附加磁場(chǎng)的異極性相互吸引的磁力作用下，增加永磁體4對(duì)轉(zhuǎn)子輔助磁極的磁化作用。變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)磁極數(shù)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁極數(shù)相同，并且一一對(duì)應(yīng)。若干個(gè)轉(zhuǎn)子主磁極和若干個(gè)轉(zhuǎn)子輔助磁極共同建立低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩。
[0067]變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子處于低轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行時(shí)，定子磁場(chǎng)作用在磁橋36處的磁場(chǎng)方向與調(diào)節(jié)磁鋼11作用在磁橋36處的磁場(chǎng)方向相同，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑依舊沿著磁橋36閉合，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)不會(huì)影響永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度。此時(shí)，調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)處于低轉(zhuǎn)速小功率輸出，電動(dòng)機(jī)每相繞組串聯(lián)匝數(shù)多，電動(dòng)機(jī)每相繞組感應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)小于并接近于外加端電壓，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)接近于I，電動(dòng)機(jī)的效率高。
[0068]變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子高轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行過(guò)程是:變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子被牽入高轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁極數(shù)減少。轉(zhuǎn)子輔助磁極對(duì)面的定子磁極產(chǎn)生的定子附加磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子輔助磁極互為同性磁極，在定子附加磁場(chǎng)的同極性相互排斥的磁力作用下，轉(zhuǎn)子輔助磁通不在永磁體4與轉(zhuǎn)子凸極之間形成閉合回路，轉(zhuǎn)子輔助磁通合并在轉(zhuǎn)子主磁通中。變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)磁極數(shù)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁極數(shù)相同，并且一一對(duì)應(yīng)。若干個(gè)轉(zhuǎn)子主磁極共同建立高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩。
[0069]變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子處于高轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行時(shí)，定子磁場(chǎng)作用在磁橋36處的磁場(chǎng)方向與調(diào)節(jié)磁鋼11作用在磁橋36處的磁場(chǎng)方向相反，定子磁場(chǎng)迫使切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑穿過(guò)電動(dòng)機(jī)氣隙，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑在電動(dòng)機(jī)定子鐵芯中閉合，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)會(huì)增加永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度。此時(shí)，調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)處于高轉(zhuǎn)速大功率輸出，雖然電動(dòng)機(jī)每相繞組串聯(lián)匝數(shù)少，但是，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)增加了永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度，同樣使電動(dòng)機(jī)每相繞組感應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)小于并接近于外加端電壓，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)接近于1，電動(dòng)機(jī)的效率高。
[0070]變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子異步起動(dòng)過(guò)程是:變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子在異步起動(dòng)時(shí)，主要依靠鼠籠鐵芯導(dǎo)條8和輔助鼠籠導(dǎo)條12切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線產(chǎn)生異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，把變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子牽入同步轉(zhuǎn)速。變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子在異步起動(dòng)時(shí)，核心鼠籠導(dǎo)條6切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線產(chǎn)生垂直向內(nèi)的感應(yīng)電流30或垂直向外的感應(yīng)電流31。垂直向內(nèi)的感應(yīng)電流30或垂直向外的感應(yīng)電流31分別在鼠籠端環(huán)一 2或隔磁端環(huán)9處匯合，形成感應(yīng)電流閉合回路。兩個(gè)電流方向上不平衡的垂直向內(nèi)的感應(yīng)電流30或垂直向外的感應(yīng)電流31，在換向鼠籠導(dǎo)條15內(nèi)改變感應(yīng)電流方向，最終在鼠籠端環(huán)一 2或隔磁端環(huán)9處匯合，形成感應(yīng)電流閉合回路。變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子異步起動(dòng)時(shí)，核心鼠籠導(dǎo)條6能產(chǎn)生異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，提高變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的異步起動(dòng)性能。
[0071]參照?qǐng)D13、圖14、圖15和圖16，非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)軸1、隔磁襯套3、非變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件、非變極轉(zhuǎn)子鼠籠、轉(zhuǎn)子永磁體部件組成。非變極轉(zhuǎn)子鼠籠、轉(zhuǎn)子永磁體部件安裝在非變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件上，非變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件安裝在非導(dǎo)磁材料的轉(zhuǎn)軸I上，或者非變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件安裝在隔磁襯套3上，隔磁襯套3安裝在導(dǎo)磁材料的轉(zhuǎn)軸I上。
[0072]非變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件至少包含有一個(gè)非變極永磁鐵芯32和一個(gè)調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7。非變極永磁鐵芯32與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7沿軸向排列，非變極永磁鐵芯32與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7之間有一個(gè)聯(lián)接環(huán)16。
[0073]非變極永磁鐵芯32由若干個(gè)非變極永磁鐵芯沖片疊壓而成，非變極永磁鐵芯沖片材質(zhì)是以硅鋼片為代表的導(dǎo)磁材料。非變極永磁鐵芯32呈環(huán)形，非變極永磁鐵芯32中間是軸孔20。非變極永磁鐵芯32徑向外側(cè)邊緣均布若干個(gè)換向鼠籠導(dǎo)條槽21,換向鼠籠導(dǎo)條槽21是開(kāi)口槽或閉口槽。
[0074]非變極轉(zhuǎn)子鼠籠用鋁材壓鑄制成，或者用銅材焊接制成。非變極轉(zhuǎn)子鼠籠中間是環(huán)形的隔磁端環(huán)9，兩端分別是鼠籠端環(huán)一 2和鼠籠端環(huán)二 10。隔磁端環(huán)9和鼠籠端環(huán)二10呈環(huán)形。在隔磁端環(huán)9和鼠籠端環(huán)二 10之間有若干個(gè)鼠籠鐵芯導(dǎo)條8，鼠籠鐵芯導(dǎo)條8與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7的鼠籠鐵芯導(dǎo)條槽33位置相對(duì)應(yīng)。非變極轉(zhuǎn)子鼠籠的隔磁端環(huán)9和鼠籠端環(huán)二 10之間有若干個(gè)輔助鼠籠導(dǎo)條12，輔助鼠籠導(dǎo)條12與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯7的輔助鼠籠導(dǎo)條槽13位置相對(duì)應(yīng)。非變極轉(zhuǎn)子鼠籠的鼠籠端環(huán)一 2呈環(huán)形。在隔磁端環(huán)9和鼠籠端環(huán)一 2之間有若干個(gè)換向鼠籠導(dǎo)條15,換向鼠籠導(dǎo)條15與非變極永磁鐵芯32的換向鼠籠導(dǎo)條槽21位置相對(duì)應(yīng)。
[0075]轉(zhuǎn)子永磁體部件由若干個(gè)永磁體4和若干個(gè)調(diào)節(jié)磁鋼11組成。永磁體4呈瓦片形。用于非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的永磁體4粘貼在非變極永磁鐵芯32徑向外表面。相鄰的永磁體4圓弧外表面互為異性磁極。
[0076]調(diào)節(jié)磁鋼11呈矩形，調(diào)節(jié)磁鋼11是永磁材料，調(diào)節(jié)磁鋼11安裝在調(diào)節(jié)磁鋼槽35中，與調(diào)節(jié)磁鋼槽35兩個(gè)側(cè)面接觸的分別是調(diào)節(jié)磁鋼11的兩個(gè)磁極。相鄰的調(diào)節(jié)磁鋼11的磁極互為異性磁極。非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的調(diào)節(jié)磁鋼11位置與非變極永磁鐵芯32上的兩個(gè)永磁體4的分界線沿軸向?qū)R，調(diào)節(jié)磁鋼11磁極極性分別與該分界線兩側(cè)最近的永磁體4磁極極性相同。
[0077]非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子異步起動(dòng)過(guò)程是:非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子在異步起動(dòng)時(shí)，依靠鼠籠鐵芯導(dǎo)條8和輔助鼠籠導(dǎo)條12切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線產(chǎn)生異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，把非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子牽入同步轉(zhuǎn)速。
[0078]非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子同步運(yùn)行過(guò)程是:非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子被牽入同步運(yùn)行時(shí)，非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)磁極數(shù)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁極數(shù)相同，并且一一對(duì)應(yīng)。若干個(gè)轉(zhuǎn)子主磁極共同建立轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩。
[0079]非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子處于同步運(yùn)行時(shí)，定子磁場(chǎng)作用在磁橋36處的磁場(chǎng)方向與調(diào)節(jié)磁鋼11作用在磁橋36處的磁場(chǎng)方向相反，定子磁場(chǎng)迫使切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑穿過(guò)電動(dòng)機(jī)氣隙，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑在電動(dòng)機(jī)定子鐵芯中閉合，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)會(huì)增加永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度，增加非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的功率密度。
【權(quán)利要求】
1.一種調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子采用調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子，電動(dòng)機(jī)定子繞組采用非變極定子繞組或變極定子繞組； 調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯部件主要由若干個(gè)永磁鐵芯和若干個(gè)調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7 )兩種類(lèi)型的轉(zhuǎn)子鐵芯組成；永磁鐵芯有變極永磁鐵芯(5)和非變極永磁鐵芯(32)兩種結(jié)構(gòu)；調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子分為變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子和非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子；變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯部件是含有變極永磁鐵芯(5)和調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7)的變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件；非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯部件是含有非變極永磁鐵芯(32)和調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7)的非變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件；變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子與含有變極定子繞組的電動(dòng)機(jī)定子裝配在一起，組成異步起動(dòng)變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)；非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子與含有非變極定子繞組的電動(dòng)機(jī)定子裝配在一起，組成異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)； 變極永磁鐵芯(5)的徑向外表面有若干個(gè)轉(zhuǎn)子凹槽和若干個(gè)轉(zhuǎn)子凸極；每一個(gè)轉(zhuǎn)子凹槽中粘貼有兩個(gè)互為異性磁極的永磁體(4)，相鄰轉(zhuǎn)子凹槽之間的相鄰永磁體(4)互為異性磁極；每一個(gè)永磁體(4)形成一個(gè)轉(zhuǎn)子主磁極；轉(zhuǎn)子主磁通在同一個(gè)轉(zhuǎn)子凹槽中的兩個(gè)轉(zhuǎn)子主磁極之間形成閉合回路；每一個(gè)永磁體(4)磁化相鄰的轉(zhuǎn)子凸極一側(cè)，形成一個(gè)與該永磁體(4)互為異性磁極的轉(zhuǎn)子輔助磁極；轉(zhuǎn)子輔助磁通在永磁體(4)與轉(zhuǎn)子凸極之間形成閉合回路； 調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行時(shí)，若干個(gè)轉(zhuǎn)子主磁極和若干個(gè)轉(zhuǎn)子輔助磁極共同建立低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)；調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速同步運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子輔助磁極對(duì)面的定子磁極產(chǎn)生的定子附加磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子輔助磁極互為同性磁極，在定子附加磁場(chǎng)的同極性相互排斥的磁力作用下，轉(zhuǎn)子輔助磁通不在永磁體(4)與轉(zhuǎn)子凸極之間形成閉合回路，轉(zhuǎn)子輔助磁通合并在轉(zhuǎn)子主磁通中；由若干個(gè)轉(zhuǎn)子主磁極共同建立高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)；轉(zhuǎn)子輔助磁通閉合路徑的改變，使變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子能夠自動(dòng)適應(yīng)變換電動(dòng)機(jī)磁極數(shù)，實(shí)現(xiàn)永磁同步電動(dòng)機(jī)的變極變速； 調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7)的徑向外表面有若干個(gè)深而窄的調(diào)節(jié)磁鋼槽(35)，每一個(gè)調(diào)節(jié)磁鋼槽(35)中粘貼有一個(gè)調(diào)節(jié)磁鋼(11)，形成一個(gè)切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)，調(diào)節(jié)磁鋼槽(35)槽底是磁橋(36);在沒(méi)有外加磁場(chǎng)作用時(shí)，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑沿著磁橋(36)閉合；定子磁場(chǎng)作用在磁橋(36)處的磁場(chǎng)方向與調(diào)節(jié)磁鋼(11)作用在磁橋(36)處的磁場(chǎng)方向相同時(shí)，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑依舊沿著磁橋(36)閉合，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)不會(huì)影響永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度；定子磁場(chǎng)作用在磁橋(36)處的磁場(chǎng)方向與調(diào)節(jié)磁鋼(11)作用在磁橋(36)處的磁場(chǎng)方向相反時(shí)，定子磁場(chǎng)迫使切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑穿過(guò)電動(dòng)機(jī)氣隙，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑在電動(dòng)機(jī)定子鐵芯中閉合，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)會(huì)增加永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)軸(I)、隔磁襯套(3)、變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件、變極轉(zhuǎn)子鼠籠、轉(zhuǎn)子永磁體部件組成；變極轉(zhuǎn)子鼠籠、轉(zhuǎn)子永磁體部件安裝在變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件上，變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件安裝在非導(dǎo)磁材料的轉(zhuǎn)軸(I)上，或者變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件安裝在隔磁襯套(3)上，隔磁襯套(3)安裝在導(dǎo)磁材料的轉(zhuǎn)軸(I)上； 轉(zhuǎn)軸(I)呈圓柱形，材料是導(dǎo)磁材料或非導(dǎo)磁材料；導(dǎo)磁材料的轉(zhuǎn)軸(I)需要與隔磁襯套(3)配合使用；隔磁襯套(3)呈圓筒形，材料是非導(dǎo)磁材料； 變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件至少包含有一個(gè)變極永磁鐵芯(5 )和一個(gè)調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7 );變極永磁鐵芯(5)與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7)沿軸向排列，變極永磁鐵芯(5)與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7)之間有一個(gè)聯(lián)接環(huán)(16)； 調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7)由若干個(gè)調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯沖片疊壓而成，調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯沖片材質(zhì)是以硅鋼片為代表的導(dǎo)磁材料；調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7)呈環(huán)形，調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7)中間是軸孔(20);調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7)徑向外側(cè)邊緣均布若干個(gè)鼠籠鐵芯導(dǎo)條槽(33)，鼠籠鐵芯導(dǎo)條槽(33)是開(kāi)口槽或閉口槽；調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7)的徑向外表面有若干個(gè)深而窄的調(diào)節(jié)磁鋼槽(35)，調(diào)節(jié)磁鋼槽(35)槽底是磁橋(36);調(diào)節(jié)磁鋼槽(35)兩側(cè)是若干個(gè)輔助鼠籠導(dǎo)條槽(13)，輔助鼠籠導(dǎo)條槽(13)與鼠籠鐵芯導(dǎo)條槽(33)相比，輔助鼠籠導(dǎo)條槽(13)槽深較淺，輔助鼠籠導(dǎo)條槽(13)是開(kāi)口槽或閉口槽； 變極永磁鐵芯(5)由若干個(gè)變極永磁鐵芯沖片疊壓而成，變極永磁鐵芯沖片材質(zhì)是以硅鋼片為代表的導(dǎo)磁材料；變極永磁鐵芯(5)呈環(huán)形，變極永磁鐵芯(5)中間是軸孔(20)；變極永磁鐵芯(5)徑向外側(cè)邊緣均布若干個(gè)轉(zhuǎn)子凹槽和若干個(gè)轉(zhuǎn)子凸極，轉(zhuǎn)子凹槽稱(chēng)為鐵芯磁極槽(19)，轉(zhuǎn)子凸極稱(chēng)為鐵芯凸極(17);鐵芯磁極槽(19)和鐵芯凸極(17)之間是階梯形的轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)槽(18);鐵芯磁極槽(19)靠近軸孔(20)的內(nèi)側(cè)均布若干個(gè)換向鼠籠導(dǎo)條槽(21)，換向鼠籠導(dǎo)條槽(21)是閉口槽或開(kāi)口槽；鐵芯凸極(17)靠近軸孔(20)的內(nèi)側(cè)均布若干個(gè)核心鼠籠導(dǎo)條槽(22),核心鼠籠導(dǎo)條槽(22)是開(kāi)口槽或閉口槽，核心鼠籠導(dǎo)條槽(22)是雙鼠籠形或深槽形，核心鼠籠導(dǎo)條槽(22)或者采用常用的凸形槽、梨形槽和平底槽；階梯形的轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)槽(18)側(cè)面在粘貼永磁體(4)時(shí)用于定位，改變轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)槽(18)深度，可以改變永磁體(4)通過(guò)轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)槽(18)產(chǎn)生的徑向漏磁通數(shù)量； 聯(lián)接環(huán)(16)呈環(huán)形，聯(lián)接環(huán)(16)材質(zhì)是導(dǎo)磁材料或非導(dǎo)磁材料； 變極轉(zhuǎn)子鼠籠用鋁材壓鑄制成，或者用銅材焊接制成；變極轉(zhuǎn)子鼠籠中間是環(huán)形的隔磁端環(huán)(9)，兩端分別是鼠籠端環(huán)一(2)和鼠籠端環(huán)二(10);隔磁端環(huán)(9)和鼠籠端環(huán)二(10)呈環(huán)形；在隔磁端環(huán)(9)和鼠籠端環(huán)二(10)之間有若干個(gè)鼠籠鐵芯導(dǎo)條(8)，鼠籠鐵芯導(dǎo)條(8)與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7)的鼠籠鐵芯導(dǎo)條槽(33)位置相對(duì)應(yīng)；變極轉(zhuǎn)子鼠籠的隔磁端環(huán)(9)和鼠籠端環(huán)二(10)之間有若干個(gè)輔助鼠籠導(dǎo)條(12)，輔助鼠籠導(dǎo)條(12)與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7)的輔助鼠籠導(dǎo)條槽(13)位置相對(duì)應(yīng)；變極轉(zhuǎn)子鼠籠的鼠籠端環(huán)一(2)呈環(huán)形，并且，鼠籠端環(huán)一(2)徑向外側(cè)邊緣均布若干個(gè)端環(huán)凹槽(23);端環(huán)凹槽(23)與變極永磁鐵芯(5)的鐵芯磁極槽(19)位置相對(duì)應(yīng)；變極轉(zhuǎn)子鼠籠的隔磁端環(huán)(9)和鼠籠端環(huán)一(2)之間有若干個(gè)換向鼠籠導(dǎo)條(15)和若干個(gè)核心鼠籠導(dǎo)條(6);換向鼠籠導(dǎo)條(15)與變極永磁鐵芯(5)的換向鼠籠導(dǎo)條槽(21)位置相對(duì)應(yīng)；核心鼠籠導(dǎo)條(6)與變極永磁鐵芯(5)的核心鼠籠導(dǎo)條槽(22)位置相對(duì)應(yīng)； 轉(zhuǎn)子永磁體部件由若干個(gè)永磁體(4)和若干個(gè)調(diào)節(jié)磁鋼(11)組成；永磁體(4)呈瓦片形；用于變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的永磁體(4)粘貼在變極永磁鐵芯(5)的鐵芯磁極槽(19)中；相鄰的永磁體(4)圓弧外表面互為異性磁極； 調(diào)節(jié)磁鋼(11)呈矩形，調(diào)節(jié)磁鋼(11)是永磁材料，調(diào)節(jié)磁鋼(11)粘貼在調(diào)節(jié)磁鋼槽(35)中，與調(diào)節(jié)磁鋼槽(35)兩個(gè)側(cè)面接觸的分別是調(diào)節(jié)磁鋼(11)的兩個(gè)磁極；相鄰的調(diào)節(jié)磁鋼(11)的磁極互為異性磁極；變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的調(diào)節(jié)磁鋼(11)位置與變極永磁鐵芯(5)的鐵芯凸極(17)沿軸向?qū)R，調(diào)節(jié)磁鋼(11)磁極極性分別與該鐵芯凸極(17)兩側(cè)最近的永磁體(4)磁極極性相同； 鐵芯凸極(17)外表面至定子(24)鐵芯內(nèi)表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是凸極氣隙，永磁體(4)外表面至定子(24)鐵芯內(nèi)表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是永磁體氣隙；凸極氣隙長(zhǎng)度小于或等于永磁體氣隙長(zhǎng)度；調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7)外表面至定子(24)鐵芯內(nèi)表面的電動(dòng)機(jī)氣隙是鼠籠鐵芯氣隙；鼠籠鐵芯氣隙長(zhǎng)度小于或等于凸極氣隙長(zhǎng)度； 調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7)中粘貼的調(diào)節(jié)磁鋼(11)數(shù)量超過(guò)四個(gè)以上時(shí)，調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的鼠籠鐵芯導(dǎo)條(8)數(shù)量太少，會(huì)降低調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的異步起動(dòng)性能；磁極數(shù)是四極、八極、十六極的調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子適宜在調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7)中粘貼二個(gè)調(diào)節(jié)磁鋼(11);磁極數(shù)是六極、十二極的調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子適宜在調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7)中粘貼三個(gè)調(diào)節(jié)磁鋼(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)式變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)軸(I)、隔磁襯套(3)、非變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件、非變極轉(zhuǎn)子鼠籠、轉(zhuǎn)子永磁體部件組成；非變極轉(zhuǎn)子鼠籠、轉(zhuǎn)子永磁體部件安裝在非變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件上，非變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件安裝在非導(dǎo)磁材料的轉(zhuǎn)軸(I)上，或者非變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件安裝在隔磁襯套(3)上，隔磁襯套(3)安裝在導(dǎo)磁材料的轉(zhuǎn)軸(I)上； 非變極轉(zhuǎn)子鐵芯部件至少包含有一個(gè)非變極永磁鐵芯(32)和一個(gè)調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7 );非變極永磁鐵芯(32 )與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7 )沿軸向排列，非變極永磁鐵芯(32 )與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7)之間有一個(gè)聯(lián)接環(huán)(16)； 非變極永磁鐵芯(32)由若干個(gè)非變極永磁鐵芯沖片疊壓而成，非變極永磁鐵芯沖片材質(zhì)是以硅鋼片為代表的導(dǎo)磁材料；非變極永磁鐵芯(32)呈環(huán)形，非變極永磁鐵芯(32)中間是軸孔(20);非變極永磁鐵芯(32)徑向外側(cè)邊緣均布若干個(gè)換向鼠籠導(dǎo)條槽(21),換向鼠籠導(dǎo)條槽(21)是開(kāi)口槽或閉口槽； 非變極轉(zhuǎn)子鼠籠用鋁材壓鑄制成，或者用銅材焊接制成；非變極轉(zhuǎn)子鼠籠中間是環(huán)形的隔磁端環(huán)(9)，兩端分別是鼠籠端環(huán)一(2)和鼠籠端環(huán)二(10);隔磁端環(huán)(9)和鼠籠端環(huán)二(10)呈環(huán)形；在隔磁端環(huán)(9)和鼠籠端環(huán)二(10)之間有若干個(gè)鼠籠鐵芯導(dǎo)條(8)，鼠籠鐵芯導(dǎo)條(8)與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7)的鼠籠鐵芯導(dǎo)條槽(33)位置相對(duì)應(yīng)；非變極轉(zhuǎn)子鼠籠的隔磁端環(huán)(9)和鼠籠端環(huán)二(10)之間有若干個(gè)輔助鼠籠導(dǎo)條(12)，輔助鼠籠導(dǎo)條(12)與調(diào)節(jié)式鼠籠鐵芯(7)的輔助鼠籠導(dǎo)條槽(13)位置相對(duì)應(yīng)；非變極轉(zhuǎn)子鼠籠的鼠籠端環(huán)一(2)呈環(huán)形；在隔磁端環(huán)(9)和鼠籠端環(huán)一(2)之間有若干個(gè)換向鼠籠導(dǎo)條(15)，換向鼠籠導(dǎo)條(15)與非變極永磁鐵芯(32)的換向鼠籠導(dǎo)條槽(21)位置相對(duì)應(yīng)； 轉(zhuǎn)子永磁體部件由若干個(gè)永磁體(4)和若干個(gè)調(diào)節(jié)磁鋼(11)組成；永磁體(4)呈瓦片形；用于非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的永磁體(4)粘貼在非變極永磁鐵芯(32)徑向外表面；相鄰的永磁體(4)圓弧外表面互為異性磁極； 調(diào)節(jié)磁鋼(11)呈矩形，調(diào)節(jié)磁鋼(11)是永磁材料，調(diào)節(jié)磁鋼(11)安裝在調(diào)節(jié)磁鋼槽(35)中，與調(diào)節(jié)磁鋼槽(35)兩個(gè)側(cè)面接觸的分別是調(diào)節(jié)磁鋼(11)的兩個(gè)磁極；相鄰的調(diào)節(jié)磁鋼(11)的磁極互為異性磁極；非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的調(diào)節(jié)磁鋼(11)位置與非變極永磁鐵芯(32)上的兩個(gè)永磁體(4)的分界線沿軸向?qū)R，調(diào)節(jié)磁鋼(11)磁極極性分別與該分界線兩側(cè)最近的永磁體(4)磁極極性相同； 非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子處于同步運(yùn)行時(shí)，定子磁場(chǎng)作用在磁橋(36 )處的磁場(chǎng)方向與調(diào)節(jié)磁鋼(11)作用在磁橋(36)處的磁場(chǎng)方向相反，定子磁場(chǎng)迫使切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑穿過(guò)電動(dòng)機(jī)氣隙，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)磁通路徑在電動(dòng)機(jī)定子鐵芯中閉合，切向調(diào)節(jié)磁場(chǎng)會(huì)增加永磁轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁通密度，增加非變極調(diào)節(jié)式轉(zhuǎn)子的功率密度。
【文檔編號(hào)】H02K21/46GK104184293SQ201410338344
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】趙曉東 申請(qǐng)人:趙曉東