徑向電樞繞組的d軸電流可以調(diào)節(jié)軸向主磁通的大??；
[0029]當(dāng)電機(jī)需要進(jìn)行弱磁運(yùn)行時(shí)，徑向電樞繞組的d軸電流減小，電機(jī)軸向主磁通減小，徑向主磁通增大，此時(shí)軸向部分電機(jī)工作在弱磁條件，減小徑向電樞繞組的d軸電流的同時(shí)，同時(shí)增大其q軸電流，此時(shí)徑向定子電樞繞組與徑向主磁通產(chǎn)生助力轉(zhuǎn)矩，增大電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度和功率密度。
[0030]混合磁路雙定子弱磁擴(kuò)速實(shí)心轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)方法，徑向定子和軸向定子均產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，具體包括:
[0031]電機(jī)的徑向電樞繞組和軸向電樞繞組均不產(chǎn)生d軸電流，均只產(chǎn)生q軸電流，在這種情況下，徑向主磁通和徑向定子電樞磁場(chǎng)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，軸向主磁通和軸向定子電樞磁場(chǎng)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即徑向定子和軸向定子均都產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度和功率密度達(dá)到最大。
[0032]上述混合磁路雙定子弱磁擴(kuò)速實(shí)心轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)方法，在電機(jī)空載不通電流時(shí)，永磁體產(chǎn)生的一部分磁通通過(guò)徑向磁極經(jīng)過(guò)徑向氣隙進(jìn)入徑向定子鐵芯與徑向電樞繞組交鏈形成徑向主磁通，永磁體產(chǎn)生的另一部分磁通通過(guò)軸向磁極經(jīng)過(guò)軸向氣隙進(jìn)入軸向定子鐵芯與軸向電樞繞組交鏈形成軸向主磁通，徑向主磁通與軸向主磁通并聯(lián)，分別設(shè)置徑向氣隙和軸向氣隙的長(zhǎng)度來(lái)控制電機(jī)空載時(shí)的徑向主磁通和軸向主磁通。
[0033]由于永磁體產(chǎn)生的總磁通量是一定的，由于電機(jī)的徑向主磁通和軸向主磁通為并聯(lián)關(guān)系，當(dāng)徑向電樞繞組施加d軸去磁電流時(shí)，電機(jī)的徑向主磁通減小，軸向主磁通增大，相反，當(dāng)電機(jī)的軸向電樞繞組施加d軸去磁電流時(shí)，電機(jī)的軸向主磁通減小，徑向主磁通增大。當(dāng)電機(jī)正常工作不需要弱磁時(shí)，電機(jī)軸向電樞繞組施加d軸去磁電流，此時(shí)電機(jī)徑向主磁通最大，電機(jī)徑向磁密也最大，電機(jī)可輸出額定最大轉(zhuǎn)矩和功率，當(dāng)電機(jī)需要進(jìn)行弱磁擴(kuò)速時(shí)，減小軸向電樞繞組的d軸去磁電流，此時(shí)電機(jī)徑向主磁通減小，徑向磁密隨之降低，電機(jī)實(shí)現(xiàn)弱磁運(yùn)行，電機(jī)轉(zhuǎn)速提高，此時(shí)軸向電樞繞組可以施加q軸電流，對(duì)電機(jī)產(chǎn)生助力轉(zhuǎn)矩，提高電機(jī)弱磁運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩輸出能力，進(jìn)一步提高電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度。
[0034]本發(fā)明的有益效果:
[0035]1、本發(fā)明電機(jī)為雙定子結(jié)構(gòu)，該雙定子結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有絕大多數(shù)雙定子結(jié)構(gòu)不同，現(xiàn)有雙定子電機(jī)中其中一個(gè)定子安放在電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部，為內(nèi)定子，一個(gè)在轉(zhuǎn)子外部，為外定子，電機(jī)發(fā)熱集中在電機(jī)軸向，電機(jī)熱負(fù)荷很高，而且內(nèi)定子不直接與外部環(huán)境相連接，電機(jī)散熱較為困難。本發(fā)明電機(jī)的兩個(gè)定子分別為徑向定子和軸向定子，該雙定子結(jié)構(gòu)的兩個(gè)定子分別安放在電機(jī)徑向和軸向方向，徑向定子與普通永磁同步電機(jī)的定子完全相同，徑向定子同軸安放在永磁轉(zhuǎn)子外側(cè)，電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生的磁通一部分沿徑向經(jīng)過(guò)氣隙進(jìn)入到徑向定子形成徑向主磁通，徑向定子上安放有徑向繞組，軸向定子安放在電機(jī)的端部，軸向定子與永磁轉(zhuǎn)子同軸相對(duì)，轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生的磁通沿軸向進(jìn)入到軸向定子鐵芯當(dāng)中，軸向定子上安放有軸向繞組，兩個(gè)定子外殼均在電機(jī)外部，與外界環(huán)境直接接觸，并能夠充分利用電機(jī)的端部進(jìn)行散熱。
[0036]2、本發(fā)明電機(jī)為內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，具有內(nèi)置式永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊性好，氣隙有效磁密高，易于高速旋轉(zhuǎn)以及轉(zhuǎn)矩密度高等優(yōu)點(diǎn)，本法明電機(jī)的轉(zhuǎn)子為實(shí)心轉(zhuǎn)子，能夠在起動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)出渦流，實(shí)現(xiàn)自起動(dòng)功能，本發(fā)明電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極分為徑向和軸向兩部分，徑向磁極部分與普通內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極類似，軸向磁極部分通過(guò)將實(shí)心轉(zhuǎn)子的軸向端部加工成凸極形狀的扇環(huán)鐵芯得到，軸向磁極與電機(jī)軸向定子配合產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，徑向磁極與電機(jī)徑向定子配合產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于機(jī)械加工，制造成本低。
[0037]3、本發(fā)明電機(jī)為混合磁路永磁同步電機(jī)，永磁體產(chǎn)生的磁通一部分沿電機(jī)徑向經(jīng)過(guò)徑向氣隙到達(dá)徑向定子成為徑向主磁通，另一部分磁通沿軸向經(jīng)過(guò)軸向氣隙到達(dá)電機(jī)端部的軸向定子成為軸向主磁通，本發(fā)明電機(jī)中永磁轉(zhuǎn)子的徑向磁通和端部磁通都得到了充分的利用，電機(jī)沒有端部漏磁通，提高了磁通利用率，有效改善了電機(jī)端部磁場(chǎng)分布，提高了電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度。
[0038]4、本發(fā)明電機(jī)可以進(jìn)行弱磁擴(kuò)速運(yùn)行，電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，軸向定子繞組同時(shí)產(chǎn)生d軸和q軸電流，d軸電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)使得轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的絕大部分磁通沿徑向進(jìn)入到徑向鐵芯，與徑向定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生主轉(zhuǎn)矩，另外一小部分磁通沿軸向進(jìn)入到軸向定子中，這部分磁通與軸向定子繞組的q軸電流相互作用產(chǎn)生助力轉(zhuǎn)矩，即電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，軸向定子繞組起到增大電機(jī)徑向主磁通并產(chǎn)生助力轉(zhuǎn)矩；當(dāng)需要弱磁擴(kuò)速運(yùn)行時(shí)，減小電機(jī)軸向定子繞組的d軸電流，這使得相當(dāng)多的轉(zhuǎn)子磁通沿軸向進(jìn)入到軸向鐵芯中，顯著減小了電機(jī)的徑向主磁通，使得徑向定子工作在弱磁條件下，顯著增大電機(jī)的調(diào)速范圍，實(shí)現(xiàn)弱磁擴(kuò)速。
[0039]5、本發(fā)明電機(jī)徑向定子繞組和軸向定子繞組的匝數(shù)與電機(jī)實(shí)際的極數(shù)，永磁體剩磁密度，永磁體安放組合方式和電機(jī)速度運(yùn)行范圍相關(guān)，根據(jù)電機(jī)的徑向部分和軸向部分所承擔(dān)的主要功能(產(chǎn)生主轉(zhuǎn)矩還是弱磁控制)不同而進(jìn)行合理地設(shè)計(jì)選擇，目的是使得電機(jī)軸向定子部分既能夠有效改變電機(jī)的徑向主磁通，從而具備足夠的弱磁能力，在不需要弱磁的情況下，又能夠產(chǎn)生足夠的助力轉(zhuǎn)矩，顯著增大電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度。
[0040]6、本發(fā)明電機(jī)可以分別設(shè)計(jì)電機(jī)徑向磁極和端部扇環(huán)磁極的形狀尺寸以及電樞繞組的匝數(shù)，通過(guò)使得電機(jī)徑向部分和軸向部分的反電動(dòng)勢(shì)的高次諧波的相位相反，來(lái)抵消削弱反電動(dòng)勢(shì)的諧波，通過(guò)使得電機(jī)徑向部分和軸向部分的齒槽轉(zhuǎn)矩的相位相反，來(lái)抵消削弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩，以此改善和優(yōu)化電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)波形，并削弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩，降低電機(jī)運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)和噪聲，克服了現(xiàn)有永磁同步電機(jī)必須采用斜槽來(lái)抑制諧波并削弱齒槽轉(zhuǎn)矩的缺點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0041]圖1(a)為本發(fā)明電機(jī)實(shí)施方式I電機(jī)立體圖結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖1(b)為本發(fā)明電機(jī)實(shí)施方式I徑向電機(jī)定子鐵芯和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖1(c)為本發(fā)明電機(jī)實(shí)施方式I實(shí)心轉(zhuǎn)子右視圖；
[0044]圖1(d)為本發(fā)明電機(jī)實(shí)施方式I軸向定子結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖1(e)為本發(fā)明電機(jī)實(shí)施方式I整體電機(jī)右視圖；
[0046]圖2(a)為本發(fā)明電機(jī)實(shí)施方式2電機(jī)立體圖結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖2(b)為本發(fā)明電機(jī)實(shí)施方式2徑向電機(jī)定子鐵芯和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖2(c)為本發(fā)明電機(jī)實(shí)施方式2實(shí)心轉(zhuǎn)子右視圖；
[0049]圖2(d)為本發(fā)明電機(jī)實(shí)施方式2軸向定子結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050]圖2(e)為本發(fā)明電機(jī)實(shí)施方式2整體電機(jī)右視圖；
[0051]圖中，1.徑向定子齒，2.徑向定子軛，3.徑向定子槽，4.徑向電樞繞組，5.徑向氣隙，6.軸向定子齒，7.軸向定子軛，8.軸向定子槽，9.軸向電樞繞組，10.軸向氣隙，11.實(shí)心轉(zhuǎn)子，12.轉(zhuǎn)子槽，13.永磁體，14.徑向磁極，15.軸向磁極。
【具體實(shí)施方式】
:
[0052]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0053 ] 常規(guī)交流永磁同步電機(jī)通常分異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)和調(diào)速永磁同步電動(dòng)機(jī)，除此之外，還有實(shí)心轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)。
[0054]異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)與調(diào)速永磁同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上的區(qū)別是:前者轉(zhuǎn)子上有起動(dòng)繞組或具有起動(dòng)作用的整體鐵心，能實(shí)現(xiàn)自起動(dòng)，無(wú)需控制系統(tǒng)即可并網(wǎng)運(yùn)行。
[0055]調(diào)速永磁同步電機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)子上永磁體安裝方式的不同，可以分為表面式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)兩種:
[0056]表面式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，永磁體需要加工成弧形，直接固定在轉(zhuǎn)子外表面，永磁體直接面向電機(jī)氣隙，永磁體產(chǎn)生的磁通直接經(jīng)過(guò)氣隙進(jìn)入定子形成有效磁通;與內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相比，表面式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中的永磁體由于直接安放在轉(zhuǎn)子表面，永磁體需要加工成與轉(zhuǎn)子和氣隙相匹配的弧形形狀以保證形成均勻氣隙，由于永磁材料易碎的特性，其精確加工較為復(fù)雜，對(duì)加工工藝要求