調節式變極變速永磁同步電動的制造方法
【專利摘要】本發明是一種調節式變極變速永磁同步電動機，其涉及一種應用于永磁同步電動機的方法。在低轉速小功率輸出時，若干個轉子主磁極和若干個轉子輔助磁極共同建立低轉速轉子磁場。切向調節磁場不會影響永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度。在高轉速大功率輸出時，若干個轉子主磁極共同建立高轉速轉子磁場。通過轉子輔助磁通閉合路徑的改變，使調節式轉子能夠自動適應變換電動機磁極數，實現永磁同步電動機的變極變速。同時，切向調節磁場會增加永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度。使兩種功率狀態下電動機每相繞組感應的反電動勢小于并接近于外加端電壓，兩種功率狀態下電動機的功率因數均接近于1，調節式變極變速永磁同步電動機可以兼顧雙功率設計。
【專利說明】調節式變極變速永磁同步電動機
【技術領域】
[0001]本發明是一種調節式變極變速永磁同步電動機，其涉及一種應用于永磁同步電動機的方法，特別是涉及一種能夠異步起動和變極變速的永磁同步電動機的方法。
【背景技術】
[0002]交流異步電動機的效率較低，永磁同步電動機的效率高、功率因數高、節能效果顯著，所以永磁同步電動機正逐漸取代交流異步電動機成為主流電動機。普通永磁同步電動機無法自起動，需要配置變頻器，但是變頻器成本較高。異步起動永磁同步電動機不需要配置變頻器，能夠在節能的前提下降低設備成本。國家標準《GB/T25303紡織專用高效率永磁同步電動機技術條件》和《GB/T22711高效三相永磁同步電動機技術條件》分別規定了一種適用于紡織、石油行業的自起動永磁同步電動機。兩個標準中的永磁同步電動機均采用內置式轉子，內置式轉子結構復雜，不適宜做小規格的電動機，所以兩個標準中沒有小于1.1kw的小功率電動機規格。
[0003]以油田游梁式抽油機所采用的雙速電動機為代表的大中型交流異步電動機，普遍采用變極變速節能技術，交流異步電動機的鼠籠繞組能夠自動適應變換電動機磁極數。傳統永磁同步電動機的表面式轉子和內置式轉子均無法自動適應變換電動機磁極數，因此，傳統永磁同步電動機技術無法采用變極變速的方法。
[0004]風機泵類負載的軸功率與轉速的三次方成正比，因此應用于風機泵類負載的變極變速電動機采用雙功率設計，即低轉速時小功率輸出，高轉速時大功率輸出，才能符合節能要求。雙功率設計通常采用改變繞組接線方式，即低轉速小功率輸出時，繞組盡可能多的串聯，高轉速大功率輸出時，繞組盡可能多的并聯。繞組串聯數量多，繞組感應的反電動勢高，繞組串聯數量少，繞組感應的反電動勢低。電動機每相繞組感應的反電動勢小于并接近于外加端電壓，電動機的功率因數則接近于1，電動機才具有高效節能優勢。普通電動機無法兼顧雙功率設計，因此，普通變極變速雙功率電動機的效率低于單一功率電動機的效率。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是克服傳統小型永磁同步電動機無法自起動、不能變極變速、雙功率電動機效率低的缺陷，提供一種能夠異步起動、變極變速、雙功率電動機效率高的適用于小型永磁同步電動機的方法。本發明的實施方案如下:
本發明總的特征是調節式變極變速永磁同步電動機的轉子采用調節式轉子，電動機定子繞組采用非變極定子繞組或變極定子繞組。
[0006]調節式轉子的轉子鐵芯部件主要由若干個永磁鐵芯和若干個調節式鼠籠鐵芯兩種類型的轉子鐵芯組成。永磁鐵芯有變極永磁鐵芯和非變極永磁鐵芯兩種結構。調節式轉子分為變極調節式轉子和非變極調節式轉子。變極調節式轉子的轉子鐵芯部件是含有變極永磁鐵芯和調節式鼠籠鐵芯的變極轉子鐵芯部件。非變極調節式轉子的轉子鐵芯部件是含有非變極永磁鐵芯和調節式鼠籠鐵芯的非變極轉子鐵芯部件。變極調節式轉子與含有變極定子繞組的電動機定子裝配在一起，組成異步起動變極變速永磁同步電動機。非變極調節式轉子與含有非變極定子繞組的電動機定子裝配在一起，組成異步起動永磁同步電動機。
[0007]變極永磁鐵芯的徑向外表面有若干個轉子凹槽和若干個轉子凸極。每一個轉子凹槽中粘貼有兩個互為異性磁極的永磁體，相鄰轉子凹槽之間的相鄰永磁體互為異性磁極。每一個永磁體形成一個轉子主磁極。轉子主磁通在同一個轉子凹槽中的兩個轉子主磁極之間形成閉合回路。每一個永磁體磁化相鄰的轉子凸極一側，形成一個與該永磁體互為異性磁極的轉子輔助磁極。轉子輔助磁通在永磁體與轉子凸極之間形成閉合回路。
[0008]調節式變極變速永磁同步電動機在低轉速同步運行時，若干個轉子主磁極和若干個轉子輔助磁極共同建立低轉速轉子磁場。調節式變極變速永磁同步電動機在高轉速同步運行時，轉子輔助磁極對面的定子磁極產生的定子附加磁場與轉子輔助磁極互為同性磁極，在定子附加磁場的同極性相互排斥的磁力作用下，轉子輔助磁通不在永磁體與轉子凸極之間形成閉合回路，轉子輔助磁通合并在轉子主磁通中。由若干個轉子主磁極共同建立高轉速轉子磁場。轉子輔助磁通閉合路徑的改變，使變極調節式轉子能夠自動適應變換電動機磁極數，實現永磁同步電動機的變極變速。
[0009]調節式鼠籠鐵芯的徑向外表面有若干個深而窄的調節磁鋼槽，每一個調節磁鋼槽中粘貼有一個調節磁鋼，形成一個切向調節磁場，調節磁鋼槽槽底是磁橋。在沒有外加磁場作用時，切向調節磁場磁通路徑沿著磁橋閉合。定子磁場作用在磁橋處的磁場方向與調節磁鋼作用在磁橋處的磁場方向相同時，切向調節磁場磁通路徑依舊沿著磁橋閉合，切向調節磁場不會影響永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度。定子磁場作用在磁橋處的磁場方向與調節磁鋼作用在磁橋處的磁場方向相反時，定子磁場迫使切向調節磁場磁通路徑穿過電動機氣隙，切向調節磁場磁通路徑在電動機定子鐵芯中閉合，切向調節磁場會增加永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度。
[0010]調節式變極變速永磁同步電動機在變極變速時改變了定子磁場方向。在低轉速小功率輸出時，切向調節磁場不會影響永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度。在高轉速大功率輸出時，切向調節磁場會增加永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度。調節式變極變速永磁同步電動機可以兼顧雙功率設計，使兩種功率狀態下電動機每相繞組感應的反電動勢小于并接近于外加端電壓，兩種功率狀態下電動機的功率因數均接近于1，電動機具有更高效節能優勢。
[0011]變極調節式轉子主要由轉軸、隔磁襯套、變極轉子鐵芯部件、變極轉子鼠籠、轉子永磁體部件組成。變極轉子鼠籠、轉子永磁體部件安裝在變極轉子鐵芯部件上，變極轉子鐵芯部件安裝在非導磁材料的轉軸上，或者變極轉子鐵芯部件安裝在隔磁襯套上，隔磁襯套安裝在導磁材料的轉軸上。
[0012]轉軸呈圓柱形，材料是導磁材料或非導磁材料。導磁材料的轉軸需要與隔磁襯套配合使用。隔磁襯套呈圓筒形，材料是非導磁材料。
[0013]變極轉子鐵芯部件至少包含有一個變極永磁鐵芯和一個調節式鼠籠鐵芯。變極永磁鐵芯與調節式鼠籠鐵芯沿軸向排列，變極永磁鐵芯與調節式鼠籠鐵芯之間有一個聯接環。
[0014]調節式鼠籠鐵芯由若干個調節式鼠籠鐵芯沖片疊壓而成，調節式鼠籠鐵芯沖片材質是以硅鋼片為代表的導磁材料。調節式鼠籠鐵芯呈環形，調節式鼠籠鐵芯中間是軸孔。調節式鼠籠鐵芯徑向外側邊緣均布若干個鼠籠鐵芯導條槽，鼠籠鐵芯導條槽是開口槽或閉口槽。調節式鼠籠鐵芯的徑向外表面有若干個深而窄的調節磁鋼槽，調節磁鋼槽槽底是磁橋。調節磁鋼槽兩側是若干個輔助鼠籠導條槽，輔助鼠籠導條槽與鼠籠鐵芯導條槽相比，輔助鼠籠導條槽槽深較淺，輔助鼠籠導條槽是開口槽或閉口槽。
[0015]變極永磁鐵芯由若干個變極永磁鐵芯沖片疊壓而成，變極永磁鐵芯沖片材質是以硅鋼片為代表的導磁材料。變極永磁鐵芯呈環形，變極永磁鐵芯中間是軸孔。變極永磁鐵芯徑向外側邊緣均布若干個轉子凹槽和若干個轉子凸極，轉子凹槽稱為鐵芯磁極槽，轉子凸極稱為鐵芯凸極。鐵芯磁極槽和鐵芯凸極之間是階梯形的轉子調節槽。鐵芯磁極槽靠近軸孔的內側均布若干個換向鼠籠導條槽，換向鼠籠導條槽是閉口槽或開口槽。鐵芯凸極靠近軸孔的內側均布若干個核心鼠籠導條槽，核心鼠籠導條槽是開口槽或閉口槽，核心鼠籠導條槽是雙鼠籠形或深槽形，核心鼠籠導條槽或者采用常用的凸形槽、梨形槽和平底槽。
[0016]階梯形的轉子調節槽側面在粘貼永磁體時用于定位，改變轉子調節槽深度，可以改變永磁體通過轉子調節槽產生的徑向漏磁通數量。
[0017]聯接環呈環形，聯接環材質是導磁材料或非導磁材料。
[0018]變極轉子鼠籠用鋁材壓鑄制成，或者用銅材焊接制成。變極轉子鼠籠中間是環形的隔磁端環，兩端分別是鼠籠端環一和鼠籠端環二。隔磁端環和鼠籠端環二呈環形。在隔磁端環和鼠籠端環二之間有若干個鼠籠鐵芯導條，鼠籠鐵芯導條與調節式鼠籠鐵芯的鼠籠鐵芯導條槽位置相對應。變極轉子鼠籠的隔磁端環和鼠籠端環二之間有若干個輔助鼠籠導條，輔助鼠籠導條與調節式鼠籠鐵芯的輔助鼠籠導條槽位置相對應。變極轉子鼠籠的鼠籠端環一呈環形，并且，鼠籠端環一徑向外側邊緣均布若干個端環凹槽。端環凹槽與變極永磁鐵芯的鐵芯磁極槽位置相對應。變極轉子鼠籠的隔磁端環和鼠籠端環一之間有若干個換向鼠籠導條和若干個核心鼠籠導條。換向鼠籠導條與變極永磁鐵芯的換向鼠籠導條槽位置相對應。核心鼠籠導條與變極永磁鐵芯的核心鼠籠導條槽位置相對應。
[0019]轉子永磁體部件由若干個永磁體和若干個調節磁鋼組成。永磁體呈瓦片形。用于變極調節式轉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]調節磁鋼呈矩形，調節磁鋼是永磁材料，調節磁鋼粘貼在調節磁鋼槽中，與調節磁鋼槽兩個側面接觸的分別是調節磁鋼的兩個磁極。相鄰的調節磁鋼的磁極互為異性磁極。變極調節式轉子的調節磁鋼位置與變極永磁鐵芯的鐵芯凸極沿軸向對齊，調節磁鋼磁極極性分別與該鐵芯凸極兩側最近的永磁體磁極極性相同。
[0021]變極調節式轉子或非變極調節式轉子的圓弧外表面為N極的永磁體形成一個N極轉子主磁極，圓弧外表面為S極的永磁體形成一個S極轉子主磁極。
[0022]變極調節式轉子的N極轉子主磁極的永磁體磁化鄰近的鐵芯凸極一側，形成一個
S,極轉子輔助磁極。S極轉子主磁極的永磁體磁化鄰近的鐵芯凸極一側，形成一個N'極轉子輔助磁極。
[0023]鐵芯凸極外表面至定子鐵芯內表面的電動機氣隙是凸極氣隙，永磁體外表面至定子鐵芯內表面的電動機氣隙是永磁體氣隙。凸極氣隙長度小于或等于永磁體氣隙長度。調節式鼠籠鐵芯外表面至定子鐵芯內表面的電動機氣隙是鼠籠鐵芯氣隙。鼠籠鐵芯氣隙長度小于或等于凸極氣隙長度。
[0024]轉子輔助磁極對面的定子磁極產生定子附加磁場。定子附加磁場是定子旋轉磁場的一部分。定子附加磁場磁通路徑是，磁力線由定子鐵芯的η極出發，穿過凸極氣隙進入S'極轉子輔助磁極，磁力線從核心鼠籠導條內側繞過，磁力線經過N'極轉子輔助磁極，穿過凸極氣隙進入定子鐵芯的s極，磁力線回到定子鐵芯的η極，形成閉合回路。
[0025]變極調節式轉子低轉速同步運行過程是:變極調節式轉子被牽入低轉速同步運行時，定子旋轉磁場磁極數多。轉子輔助磁極對面的定子磁極產生的定子附加磁場與轉子輔助磁極互為異性磁極，在定子附加磁場的異極性相互吸引的磁力作用下，增加永磁體對轉子輔助磁極的磁化作用。變極調節式轉子磁場磁極數與定子旋轉磁場磁極數相同，并且一一對應。若干個轉子主磁極和若干個轉子輔助磁極共同建立低轉速轉子磁場。變極調節式轉子的低轉速轉子磁場與定子旋轉磁場相互作用產生同步轉矩。
[0026]變極調節式轉子處于低轉速同步運行時，定子磁場作用在磁橋處的磁場方向與調節磁鋼作用在磁橋處的磁場方向相同，切向調節磁場磁通路徑依舊沿著磁橋閉合，切向調節磁場不會影響永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度。此時，調節式變極變速永磁同步電動機處于低轉速小功率輸出，電動機每相繞組串聯匝數多，電動機每相繞組感應的反電動勢小于并接近于外加端電壓，電動機的功率因數接近于1，電動機的效率高。
[0027]變極調節式轉子高轉速同步運行過程是:變極調節式轉子被牽入高轉速同步運行時，定子旋轉磁場磁極數減少。轉子輔助磁極對面的定子磁極產生的定子附加磁場與轉子輔助磁極互為同性磁極，在定子附加磁場的同極性相互排斥的磁力作用下，轉子輔助磁通不在永磁體與轉子凸極之間形成閉合回路，轉子輔助磁通合并在轉子主磁通中。變極調節式轉子磁場磁極數與定子旋轉磁場磁極數相同，并且一一對應。若干個轉子主磁極共同建立高轉速轉子磁場。變極調節式轉子的高轉速轉子磁場與定子旋轉磁場相互作用產生同步轉矩。
[0028]變極調節式轉子處于高轉速同步運行時，定子磁場作用在磁橋處的磁場方向與調節磁鋼作用在磁橋處的磁場方向相反，定子磁場迫使切向調節磁場磁通路徑穿過電動機氣隙，切向調節磁場磁通路徑在電動機定子鐵芯中閉合，切向調節磁場會增加永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度。此時，調節式變極變速永磁同步電動機處于高轉速大功率輸出，雖然電動機每相繞組串聯匝數少，但是，切向調節磁場增加了永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度，同樣使電動機每相繞組感應的反電動勢小于并接近于外加端電壓，電動機的功率因數接近于1，電動機的效率高。
[0029]變極調節式轉子異步起動過程是:變極調節式轉子在異步起動時，主要依靠鼠籠鐵芯導條和輔助鼠籠導條切割定子旋轉磁場的磁力線產生異步起動轉矩，把變極調節式轉子牽入同步轉速。變極調節式轉子在異步起動時，核心鼠籠導條切割定子旋轉磁場的磁力線產生垂直向內的感應電流或垂直向外的感應電流。垂直向內的感應電流或垂直向外的感應電流分別在鼠籠端環一或隔磁端環處匯合，形成感應電流閉合回路。兩個電流方向上不平衡的垂直向內的感應電流或垂直向外的感應電流，在換向鼠籠導條內改變感應電流方向，最終在鼠籠端環一或隔磁端環處匯合，形成感應電流閉合回路。變極調節式轉子異步起動時，核心鼠籠導條能產生異步起動轉矩，提高變極調節式轉子的異步起動性能。
[0030]非變極調節式轉子主要由轉軸、隔磁襯套、非變極轉子鐵芯部件、非變極轉子鼠籠、轉子永磁體部件組成。非變極轉子鼠籠、轉子永磁體部件安裝在非變極轉子鐵芯部件上，非變極轉子鐵芯部件安裝在非導磁材料的轉軸上，或者非變極轉子鐵芯部件安裝在隔磁襯套上，隔磁襯套安裝在導磁材料的轉軸上。
[0031]非變極轉子鐵芯部件至少包含有一個非變極永磁鐵芯和一個調節式鼠籠鐵芯。非變極永磁鐵芯與調節式鼠籠鐵芯沿軸向排列，非變極永磁鐵芯與調節式鼠籠鐵芯之間有一個聯接環。
[0032]非變極永磁鐵芯由若干個非變極永磁鐵芯沖片疊壓而成，非變極永磁鐵芯沖片材質是以硅鋼片為代表的導磁材料。非變極永磁鐵芯呈環形，非變極永磁鐵芯中間是軸孔。非變極永磁鐵芯徑向外側邊緣均布若干個換向鼠籠導條槽，換向鼠籠導條槽是開口槽或閉口槽。
[0033]非變極轉子鼠籠用鋁材壓鑄制成，或者用銅材焊接制成。非變極轉子鼠籠中間是環形的隔磁端環，兩端分別是鼠籠端環一和鼠籠端環二。隔磁端環和鼠籠端環二呈環形。在隔磁端環和鼠籠端環二之間有若干個鼠籠鐵芯導條，鼠籠鐵芯導條與調節式鼠籠鐵芯的鼠籠鐵芯導條槽位置相對應。非變極轉子鼠籠的隔磁端環和鼠籠端環二之間有若干個輔助鼠籠導條，輔助鼠籠導條與調節式鼠籠鐵芯的輔助鼠籠導條槽位置相對應。非變極轉子鼠籠的鼠籠端環一呈環形。在隔磁端環和鼠籠端環一之間有若干個換向鼠籠導條，換向鼠籠導條與非變極永磁鐵芯的換向鼠籠導條槽位置相對應。
[0034]轉子永磁體部件由若干個永磁體和若干個調節磁鋼組成。永磁體呈瓦片形。用于非變極調節式轉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]調節磁鋼呈矩形，調節磁鋼是永磁材料，調節磁鋼安裝在調節磁鋼槽中，與調節磁鋼槽兩個側面接觸的分別是調節磁鋼的兩個磁極。相鄰的調節磁鋼的磁極互為異性磁極。非變極調節式轉子的調節磁鋼位置與非變極永磁鐵芯上的兩個永磁體的分界線沿軸向對齊，調節磁鋼磁極極性分別與該分界線兩側最近的永磁體磁極極性相同。
[0036]非變極調節式轉子異步起動過程是:非變極調節式轉子在異步起動時，依靠鼠籠鐵芯導條和輔助鼠籠導條切割定子旋轉磁場的磁力線產生異步起動轉矩，把非變極調節式轉子牽入同步轉速。
[0037]非變極調節式轉子同步運行過程是:非變極調節式轉子被牽入同步運行時，非變極調節式轉子磁場磁極數與定子旋轉磁場磁極數相同，并且一一對應。若干個轉子主磁極共同建立轉子磁場。非變極調節式轉子的轉子磁場與定子旋轉磁場相互作用產生同步轉矩。
[0038]非變極調節式轉子處于同步運行時，定子磁場作用在磁橋處的磁場方向與調節磁鋼作用在磁橋處的磁場方向相反，定子磁場迫使切向調節磁場磁通路徑穿過電動機氣隙，切向調節磁場磁通路徑在電動機定子鐵芯中閉合，切向調節磁場會增加永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度，增加非變極調節式轉子的功率密度。
[0039]調節式鼠籠鐵芯中粘貼的調節磁鋼數量超過四個以上時，調節式轉子的鼠籠鐵芯導條數量太少，會降低調節式轉子的異步起動性能。磁極數是四極、八極、十六極的調節式轉子適宜在調節式鼠籠鐵芯中粘貼二個調節磁鋼。磁極數是六極、十二極的調節式轉子適宜在調節式鼠籠鐵芯中粘貼三個調節磁鋼。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0040]說明書附圖是調節式變極變速永磁同步電動機的結構圖和示意圖。其中圖1是調節式變極變速永磁同步電動機軸測剖視圖。圖2是變極調節式轉子軸測圖，轉子磁極為四極/八極。圖3是變極調節式轉子軸測剖視圖，轉子磁極為四極/八極。圖4是變極轉子鐵芯部件軸測剖視圖，轉子磁極為四極/八極。圖5是調節式鼠籠鐵芯軸測圖。圖6是變極轉子鼠籠軸測圖，轉子磁極為四極/八極。圖7是變極調節式轉子軸測圖，轉子磁極為八極/十六極。
[0041]圖8是變極調節式轉子低轉速同步運行時，永磁鐵芯的永磁體磁場在電動機氣隙中的磁力線路徑示意圖，沿永磁鐵芯徑向剖面，轉子磁極為四極/八極，定子磁極為八極。圖9是變極調節式轉子低轉速同步運行時，調節式鼠籠鐵芯的切向調節磁場磁通路徑示意圖，沿調節式鼠籠鐵芯徑向剖面，調節磁鋼二個。圖10是變極調節式轉子高轉速同步運行時,永磁鐵芯的永磁體磁場在電動機氣隙中的磁力線路徑示意圖,沿永磁鐵芯徑向剖面,轉子磁極為四極/八極，定子磁極為四極。圖11是變極調節式轉子高轉速同步運行時，調節式鼠籠鐵芯的切向調節磁場磁通路徑示意圖，沿調節式鼠籠鐵芯徑向剖面，調節磁鋼二個。圖12是變極調節式轉子和非變極調節式轉子在異步起動和同步運行時，定子磁場的磁力線路徑示意圖，沿調節式鼠籠鐵芯徑向剖面，定子磁極為八極。
[0042]圖13是非變極調節式轉子軸測圖，轉子磁極為四極。圖14是非變極調節式轉子軸測剖視圖，轉子磁極為四極。圖15是非變極調節式轉子同步運行時，永磁鐵芯的永磁體磁場在電動機氣隙中的磁力線路徑示意圖，沿永磁鐵芯徑向剖面，轉子磁極為六極，定子磁極為六極。圖16是非變極調節式轉子同步運行時，調節式鼠籠鐵芯的切向調節磁場磁通路徑示意圖，沿調節式鼠籠鐵芯徑向剖面，調節磁鋼三個。
[0043]圖1至圖16中，大寫字母N和S代表轉子主磁極極性，圖中大寫字母N'和Si代表轉子輔助磁極極性。小寫字母η和s代表定子磁極極性。字母Nt和St代表調節磁鋼的磁極極性。
[0044]圖中標注有轉軸1、鼠籠端環一 2、隔磁襯套3、永磁體4、變極永磁鐵芯5、核心鼠籠導條6、調節式鼠籠鐵芯7、鼠籠鐵芯導條8、隔磁端環9、鼠籠端環二 10、調節磁鋼11、輔助鼠籠導條12、輔助鼠籠導條槽13、轉子磁場方向14、換向鼠籠導條15、聯接環16、鐵芯凸極17、轉子調節槽18、鐵芯磁極槽19、軸孔20、換向鼠籠導條槽21、核心鼠籠導條槽22、端環凹槽23、定子24、定子磁場方向25、磁力線路徑26、定子附加磁場方向27、定子磁場旋轉方向28、轉子旋轉方向29、垂直向內的感應電流30、垂直向外的感應電流31、非變極永磁鐵芯32、鼠籠鐵芯導條槽33、定子附加磁場磁通路徑34、調節磁鋼槽35、磁橋36、切向調節磁場方向37、切向調節磁場磁通路徑38組成。
【具體實施方式】
[0045]下面結合附圖對本發明做進一步敘述。
[0046]參照圖1、圖2、圖3、圖8、圖9、圖10和圖11，調節式變極變速永磁同步電動機的轉子采用調節式轉子，電動機定子繞組采用非變極定子繞組或變極定子繞組。
[0047]調節式轉子的轉子鐵芯部件主要由若干個永磁鐵芯和若干個調節式鼠籠鐵芯7兩種類型的轉子鐵芯組成。永磁鐵芯有變極永磁鐵芯5和非變極永磁鐵芯32兩種結構。調節式轉子分為變極調節式轉子和非變極調節式轉子。變極調節式轉子的轉子鐵芯部件是含有變極永磁鐵芯5和調節式鼠籠鐵芯7的變極轉子鐵芯部件。非變極調節式轉子的轉子鐵芯部件是含有非變極永磁鐵芯32和調節式鼠籠鐵芯7的非變極轉子鐵芯部件。變極調節式轉子與含有變極定子繞組的電動機定子裝配在一起，組成異步起動變極變速永磁同步電動機。非變極調節式轉子與含有非變極定子繞組的電動機定子裝配在一起，組成異步起動永磁同步電動機。
[0048]變極永磁鐵芯5的徑向外表面有若干個轉子凹槽和若干個轉子凸極。每一個轉子凹槽中粘貼有兩個互為異性磁極的永磁體4，相鄰轉子凹槽之間的相鄰永磁體4互為異性磁極。每一個永磁體4形成一個轉子主磁極。轉子主磁通在同一個轉子凹槽中的兩個轉子主磁極之間形成閉合回路。每一個永磁體4磁化相鄰的轉子凸極一側，形成一個與該永磁體4互為異性磁極的轉子輔助磁極。轉子輔助磁通在永磁體4與轉子凸極之間形成閉合回路。
[0049]調節式變極變速永磁同步電動機在低轉速同步運行時，若干個轉子主磁極和若干個轉子輔助磁極共同建立低轉速轉子磁場。調節式變極變速永磁同步電動機在高轉速同步運行時，轉子輔助磁極對面的定子磁極產生的定子附加磁場與轉子輔助磁極互為同性磁極，在定子附加磁場的同極性相互排斥的磁力作用下，轉子輔助磁通不在永磁體4與轉子凸極之間形成閉合回路，轉子輔助磁通合并在轉子主磁通中。由若干個轉子主磁極共同建立高轉速轉子磁場。轉子輔助磁通閉合路徑的改變，使變極調節式轉子能夠自動適應變換電動機磁極數，實現永磁同步電動機的變極變速。
[0050]調節式鼠籠鐵芯7的徑向外表面有若干個深而窄的調節磁鋼槽35，每一個調節磁鋼槽35中粘貼有一個調節磁鋼11，形成一個切向調節磁場，調節磁鋼槽35槽底是磁橋36。在沒有外加磁場作用時，切向調節磁場磁通路徑沿著磁橋36閉合。定子磁場作用在磁橋36處的磁場方向與調節磁鋼11作用在磁橋36處的磁場方向相同時，切向調節磁場磁通路徑依舊沿著磁橋36閉合，切向調節磁場不會影響永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度。定子磁場作用在磁橋36處的磁場方向與調節磁鋼11作用在磁橋36處的磁場方向相反時，定子磁場迫使切向調節磁場磁通路徑穿過電動機氣隙，切向調節磁場磁通路徑在電動機定子鐵芯中閉合，切向調節磁場會增加永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度。
[0051 ] 調節式變極變速永磁同步電動機在變極變速時改變了定子磁場方向。在低轉速小功率輸出時，切向調節磁場不會影響永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度。在高轉速大功率輸出時，切向調節磁場會增加永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度。調節式變極變速永磁同步電動機可以兼顧雙功率設計，使兩種功率狀態下電動機每相繞組感應的反電動勢小于并接近于外加端電壓，兩種功率狀態下電動機的功率因數均接近于1，電動機具有更高效節能優勢。
[0052]參照圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7，變極調節式轉子主要由轉軸1、隔磁襯套3、變極轉子鐵芯部件、變極轉子鼠籠、轉子永磁體部件組成。變極轉子鼠籠、轉子永磁體部件安裝在變極轉子鐵芯部件上，變極轉子鐵芯部件安裝在非導磁材料的轉軸I上，或者變極轉子鐵芯部件安裝在隔磁襯套3上，隔磁襯套3安裝在導磁材料的轉軸I上。
[0053]轉軸I呈圓柱形，材料是導磁材料或非導磁材料。導磁材料的轉軸I需要與隔磁襯套3配合使用。隔磁襯套3呈圓筒形，材料是非導磁材料。
[0054]變極轉子鐵芯部件至少包含有一個變極永磁鐵芯5和一個調節式鼠籠鐵芯7。變極永磁鐵芯5與調節式鼠籠鐵芯7沿軸向排列，變極永磁鐵芯5與調節式鼠籠鐵芯7之間有一個聯接環16。
[0055]調節式鼠籠鐵芯7由若干個調節式鼠籠鐵芯沖片疊壓而成，調節式鼠籠鐵芯沖片材質是以硅鋼片為代表的導磁材料。調節式鼠籠鐵芯7呈環形，調節式鼠籠鐵芯7中間是軸孔20。調節式鼠籠鐵芯7徑向外側邊緣均布若干個鼠籠鐵芯導條槽33，鼠籠鐵芯導條槽33是開口槽或閉口槽。調節式鼠籠鐵芯7的徑向外表面有若干個深而窄的調節磁鋼槽35，調節磁鋼槽35槽底是磁橋36。調節磁鋼槽35兩側是若干個輔助鼠籠導條槽13，輔助鼠籠導條槽13與鼠籠鐵芯導條槽33相比，輔助鼠籠導條槽13槽深較淺，輔助鼠籠導條槽13是開口槽或閉口槽。
[0056]變極永磁鐵芯5由若干個變極永磁鐵芯沖片疊壓而成，變極永磁鐵芯沖片材質是以硅鋼片為代表的導磁材料。變極永磁鐵芯5呈環形，變極永磁鐵芯5中間是軸孔20。變極永磁鐵芯5徑向外側邊緣均布若干個轉子凹槽和若干個轉子凸極，轉子凹槽稱為鐵芯磁極槽19，轉子凸極稱為鐵芯凸極17。鐵芯磁極槽19和鐵芯凸極17之間是階梯形的轉子調節槽18。鐵芯磁極槽19靠近軸孔20的內側均布若干個換向鼠籠導條槽21，換向鼠籠導條槽21是閉口槽或開口槽。鐵芯凸極17靠近軸孔20的內側均布若干個核心鼠籠導條槽22,核心鼠籠導條槽22是開口槽或閉口槽，核心鼠籠導條槽22是雙鼠籠形或深槽形，核心鼠籠導條槽22或者采用常用的凸形槽、梨形槽和平底槽。
[0057]階梯形的轉子調節槽18側面在粘貼永磁體4時用于定位，改變轉子調節槽18深度，可以改變永磁體4通過轉子調節槽18產生的徑向漏磁通數量。
[0058]聯接環16呈環形，聯接環16材質是導磁材料或非導磁材料。
[0059]變極轉子鼠籠用鋁材壓鑄制成，或者用銅材焊接制成。變極轉子鼠籠中間是環形的隔磁端環9，兩端分別是鼠籠端環一 2和鼠籠端環二 10。隔磁端環9和鼠籠端環二 10呈環形。在隔磁端環9和鼠籠端環二 10之間有若干個鼠籠鐵芯導條8，鼠籠鐵芯導條8與調節式鼠籠鐵芯7的鼠籠鐵芯導條槽33位置相對應。變極轉子鼠籠的隔磁端環9和鼠籠端環二 10之間有若干個輔助鼠籠導條12，輔助鼠籠導條12與調節式鼠籠鐵芯7的輔助鼠籠導條槽13位置相對應。變極轉子鼠籠的鼠籠端環一 2呈環形，并且，鼠籠端環一 2徑向外側邊緣均布若干個端環凹槽23。端環凹槽23與變極永磁鐵芯5的鐵芯磁極槽19位置相對應。變極轉子鼠籠的隔磁端環9和鼠籠端環一 2之間有若干個換向鼠籠導條15和若干個核心鼠籠導條6。換向鼠籠導條15與變極永磁鐵芯5的換向鼠籠導條槽21位置相對應。核心鼠籠導條6與變極永磁鐵芯5的核心鼠籠導條槽22位置相對應。
[0060]轉子永磁體部件由若干個永磁體4和若干個調節磁鋼11組成。永磁體4呈瓦片形。用于變極調節式轉子的永磁體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]調節磁鋼11呈矩形，調節磁鋼11是永磁材料，調節磁鋼11粘貼在調節磁鋼槽35中，與調節磁鋼槽35兩個側面接觸的分別是調節磁鋼11的兩個磁極。相鄰的調節磁鋼11的磁極互為異性磁極。變極調節式轉子的調節磁鋼11位置與變極永磁鐵芯5的鐵芯凸極17沿軸向對齊，調節磁鋼11磁極極性分別與該鐵芯凸極17兩側最近的永磁體4磁極極性相同。
[0062]參照圖8、圖9、圖10、圖11和圖12，變極調節式轉子或非變極調節式轉子的圓弧外表面為N極的永磁體4形成一個N極轉子主磁極，圓弧外表面為S極的永磁體4形成一個S極轉子主磁極。
[0063]變極調節式轉子的N極轉子主磁極的永磁體4磁化鄰近的鐵芯凸極17 —側，形成一個S'極轉子輔助磁極。S極轉子主磁極的永磁體4磁化鄰近的鐵芯凸極17—側，形成一個N'極轉子輔助磁極。
[0064]鐵芯凸極17外表面至定子24鐵芯內表面的電動機氣隙是凸極氣隙，永磁體4外表面至定子24鐵芯內表面的電動機氣隙是永磁體氣隙。凸極氣隙長度小于或等于永磁體氣隙長度。調節式鼠籠鐵芯7外表面至定子24鐵芯內表面的電動機氣隙是鼠籠鐵芯氣隙。鼠籠鐵芯氣隙長度小于或等于凸極氣隙長度。
[0065]轉子輔助磁極對面的定子磁極產生定子附加磁場。定子附加磁場是定子旋轉磁場的一部分。定子附加磁場磁通路徑34是，磁力線由定子24鐵芯的η極出發，穿過凸極氣隙進入S'極轉子輔助磁極，磁力線從核心鼠籠導條6內側繞過，磁力線經過N'極轉子輔助磁極，穿過凸極氣隙進入定子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]變極調節式轉子低轉速同步運行過程是:變極調節式轉子被牽入低轉速同步運行時，定子旋轉磁場磁極數多。轉子輔助磁極對面的定子磁極產生的定子附加磁場與轉子輔助磁極互為異性磁極，在定子附加磁場的異極性相互吸引的磁力作用下，增加永磁體4對轉子輔助磁極的磁化作用。變極調節式轉子磁場磁極數與定子旋轉磁場磁極數相同，并且一一對應。若干個轉子主磁極和若干個轉子輔助磁極共同建立低轉速轉子磁場。變極調節式轉子的低轉速轉子磁場與定子旋轉磁場相互作用產生同步轉矩。
[0067]變極調節式轉子處于低轉速同步運行時，定子磁場作用在磁橋36處的磁場方向與調節磁鋼11作用在磁橋36處的磁場方向相同，切向調節磁場磁通路徑依舊沿著磁橋36閉合，切向調節磁場不會影響永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度。此時，調節式變極變速永磁同步電動機處于低轉速小功率輸出，電動機每相繞組串聯匝數多，電動機每相繞組感應的反電動勢小于并接近于外加端電壓，電動機的功率因數接近于I，電動機的效率高。
[0068]變極調節式轉子高轉速同步運行過程是:變極調節式轉子被牽入高轉速同步運行時，定子旋轉磁場磁極數減少。轉子輔助磁極對面的定子磁極產生的定子附加磁場與轉子輔助磁極互為同性磁極，在定子附加磁場的同極性相互排斥的磁力作用下，轉子輔助磁通不在永磁體4與轉子凸極之間形成閉合回路，轉子輔助磁通合并在轉子主磁通中。變極調節式轉子磁場磁極數與定子旋轉磁場磁極數相同，并且一一對應。若干個轉子主磁極共同建立高轉速轉子磁場。變極調節式轉子的高轉速轉子磁場與定子旋轉磁場相互作用產生同步轉矩。
[0069]變極調節式轉子處于高轉速同步運行時，定子磁場作用在磁橋36處的磁場方向與調節磁鋼11作用在磁橋36處的磁場方向相反，定子磁場迫使切向調節磁場磁通路徑穿過電動機氣隙，切向調節磁場磁通路徑在電動機定子鐵芯中閉合，切向調節磁場會增加永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度。此時，調節式變極變速永磁同步電動機處于高轉速大功率輸出，雖然電動機每相繞組串聯匝數少，但是，切向調節磁場增加了永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度，同樣使電動機每相繞組感應的反電動勢小于并接近于外加端電壓，電動機的功率因數接近于1，電動機的效率高。
[0070]變極調節式轉子異步起動過程是:變極調節式轉子在異步起動時，主要依靠鼠籠鐵芯導條8和輔助鼠籠導條12切割定子旋轉磁場的磁力線產生異步起動轉矩，把變極調節式轉子牽入同步轉速。變極調節式轉子在異步起動時，核心鼠籠導條6切割定子旋轉磁場的磁力線產生垂直向內的感應電流30或垂直向外的感應電流31。垂直向內的感應電流30或垂直向外的感應電流31分別在鼠籠端環一 2或隔磁端環9處匯合，形成感應電流閉合回路。兩個電流方向上不平衡的垂直向內的感應電流30或垂直向外的感應電流31，在換向鼠籠導條15內改變感應電流方向，最終在鼠籠端環一 2或隔磁端環9處匯合，形成感應電流閉合回路。變極調節式轉子異步起動時，核心鼠籠導條6能產生異步起動轉矩，提高變極調節式轉子的異步起動性能。
[0071]參照圖13、圖14、圖15和圖16，非變極調節式轉子主要由轉軸1、隔磁襯套3、非變極轉子鐵芯部件、非變極轉子鼠籠、轉子永磁體部件組成。非變極轉子鼠籠、轉子永磁體部件安裝在非變極轉子鐵芯部件上，非變極轉子鐵芯部件安裝在非導磁材料的轉軸I上，或者非變極轉子鐵芯部件安裝在隔磁襯套3上，隔磁襯套3安裝在導磁材料的轉軸I上。
[0072]非變極轉子鐵芯部件至少包含有一個非變極永磁鐵芯32和一個調節式鼠籠鐵芯7。非變極永磁鐵芯32與調節式鼠籠鐵芯7沿軸向排列，非變極永磁鐵芯32與調節式鼠籠鐵芯7之間有一個聯接環16。
[0073]非變極永磁鐵芯32由若干個非變極永磁鐵芯沖片疊壓而成，非變極永磁鐵芯沖片材質是以硅鋼片為代表的導磁材料。非變極永磁鐵芯32呈環形，非變極永磁鐵芯32中間是軸孔20。非變極永磁鐵芯32徑向外側邊緣均布若干個換向鼠籠導條槽21,換向鼠籠導條槽21是開口槽或閉口槽。
[0074]非變極轉子鼠籠用鋁材壓鑄制成，或者用銅材焊接制成。非變極轉子鼠籠中間是環形的隔磁端環9，兩端分別是鼠籠端環一 2和鼠籠端環二 10。隔磁端環9和鼠籠端環二10呈環形。在隔磁端環9和鼠籠端環二 10之間有若干個鼠籠鐵芯導條8，鼠籠鐵芯導條8與調節式鼠籠鐵芯7的鼠籠鐵芯導條槽33位置相對應。非變極轉子鼠籠的隔磁端環9和鼠籠端環二 10之間有若干個輔助鼠籠導條12，輔助鼠籠導條12與調節式鼠籠鐵芯7的輔助鼠籠導條槽13位置相對應。非變極轉子鼠籠的鼠籠端環一 2呈環形。在隔磁端環9和鼠籠端環一 2之間有若干個換向鼠籠導條15,換向鼠籠導條15與非變極永磁鐵芯32的換向鼠籠導條槽21位置相對應。
[0075]轉子永磁體部件由若干個永磁體4和若干個調節磁鋼11組成。永磁體4呈瓦片形。用于非變極調節式轉子的永磁體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]調節磁鋼11呈矩形，調節磁鋼11是永磁材料，調節磁鋼11安裝在調節磁鋼槽35中，與調節磁鋼槽35兩個側面接觸的分別是調節磁鋼11的兩個磁極。相鄰的調節磁鋼11的磁極互為異性磁極。非變極調節式轉子的調節磁鋼11位置與非變極永磁鐵芯32上的兩個永磁體4的分界線沿軸向對齊，調節磁鋼11磁極極性分別與該分界線兩側最近的永磁體4磁極極性相同。
[0077]非變極調節式轉子異步起動過程是:非變極調節式轉子在異步起動時，依靠鼠籠鐵芯導條8和輔助鼠籠導條12切割定子旋轉磁場的磁力線產生異步起動轉矩，把非變極調節式轉子牽入同步轉速。
[0078]非變極調節式轉子同步運行過程是:非變極調節式轉子被牽入同步運行時，非變極調節式轉子磁場磁極數與定子旋轉磁場磁極數相同，并且一一對應。若干個轉子主磁極共同建立轉子磁場。非變極調節式轉子的轉子磁場與定子旋轉磁場相互作用產生同步轉矩。
[0079]非變極調節式轉子處于同步運行時，定子磁場作用在磁橋36處的磁場方向與調節磁鋼11作用在磁橋36處的磁場方向相反，定子磁場迫使切向調節磁場磁通路徑穿過電動機氣隙，切向調節磁場磁通路徑在電動機定子鐵芯中閉合，切向調節磁場會增加永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度，增加非變極調節式轉子的功率密度。
【權利要求】
1.一種調節式變極變速永磁同步電動機，其特征在于調節式變極變速永磁同步電動機的轉子采用調節式轉子，電動機定子繞組采用非變極定子繞組或變極定子繞組； 調節式轉子的轉子鐵芯部件主要由若干個永磁鐵芯和若干個調節式鼠籠鐵芯(7 )兩種類型的轉子鐵芯組成；永磁鐵芯有變極永磁鐵芯(5)和非變極永磁鐵芯(32)兩種結構；調節式轉子分為變極調節式轉子和非變極調節式轉子；變極調節式轉子的轉子鐵芯部件是含有變極永磁鐵芯(5)和調節式鼠籠鐵芯(7)的變極轉子鐵芯部件；非變極調節式轉子的轉子鐵芯部件是含有非變極永磁鐵芯(32)和調節式鼠籠鐵芯(7)的非變極轉子鐵芯部件；變極調節式轉子與含有變極定子繞組的電動機定子裝配在一起，組成異步起動變極變速永磁同步電動機；非變極調節式轉子與含有非變極定子繞組的電動機定子裝配在一起，組成異步起動永磁同步電動機； 變極永磁鐵芯(5)的徑向外表面有若干個轉子凹槽和若干個轉子凸極；每一個轉子凹槽中粘貼有兩個互為異性磁極的永磁體(4)，相鄰轉子凹槽之間的相鄰永磁體(4)互為異性磁極；每一個永磁體(4)形成一個轉子主磁極；轉子主磁通在同一個轉子凹槽中的兩個轉子主磁極之間形成閉合回路；每一個永磁體(4)磁化相鄰的轉子凸極一側，形成一個與該永磁體(4)互為異性磁極的轉子輔助磁極；轉子輔助磁通在永磁體(4)與轉子凸極之間形成閉合回路； 調節式變極變速永磁同步電動機在低轉速同步運行時，若干個轉子主磁極和若干個轉子輔助磁極共同建立低轉速轉子磁場；調節式變極變速永磁同步電動機在高轉速同步運行時，轉子輔助磁極對面的定子磁極產生的定子附加磁場與轉子輔助磁極互為同性磁極，在定子附加磁場的同極性相互排斥的磁力作用下，轉子輔助磁通不在永磁體(4)與轉子凸極之間形成閉合回路，轉子輔助磁通合并在轉子主磁通中；由若干個轉子主磁極共同建立高轉速轉子磁場；轉子輔助磁通閉合路徑的改變，使變極調節式轉子能夠自動適應變換電動機磁極數，實現永磁同步電動機的變極變速； 調節式鼠籠鐵芯(7)的徑向外表面有若干個深而窄的調節磁鋼槽(35)，每一個調節磁鋼槽(35)中粘貼有一個調節磁鋼(11)，形成一個切向調節磁場，調節磁鋼槽(35)槽底是磁橋(36);在沒有外加磁場作用時，切向調節磁場磁通路徑沿著磁橋(36)閉合；定子磁場作用在磁橋(36)處的磁場方向與調節磁鋼(11)作用在磁橋(36)處的磁場方向相同時，切向調節磁場磁通路徑依舊沿著磁橋(36)閉合，切向調節磁場不會影響永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度；定子磁場作用在磁橋(36)處的磁場方向與調節磁鋼(11)作用在磁橋(36)處的磁場方向相反時，定子磁場迫使切向調節磁場磁通路徑穿過電動機氣隙，切向調節磁場磁通路徑在電動機定子鐵芯中閉合，切向調節磁場會增加永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度。
2.根據權利要求1所述的調節式變極變速永磁同步電動機，其特征在于變極調節式轉子主要由轉軸(I)、隔磁襯套(3)、變極轉子鐵芯部件、變極轉子鼠籠、轉子永磁體部件組成；變極轉子鼠籠、轉子永磁體部件安裝在變極轉子鐵芯部件上，變極轉子鐵芯部件安裝在非導磁材料的轉軸(I)上，或者變極轉子鐵芯部件安裝在隔磁襯套(3)上，隔磁襯套(3)安裝在導磁材料的轉軸(I)上； 轉軸(I)呈圓柱形，材料是導磁材料或非導磁材料；導磁材料的轉軸(I)需要與隔磁襯套(3)配合使用；隔磁襯套(3)呈圓筒形，材料是非導磁材料； 變極轉子鐵芯部件至少包含有一個變極永磁鐵芯(5 )和一個調節式鼠籠鐵芯(7 );變極永磁鐵芯(5)與調節式鼠籠鐵芯(7)沿軸向排列，變極永磁鐵芯(5)與調節式鼠籠鐵芯(7)之間有一個聯接環(16)； 調節式鼠籠鐵芯(7)由若干個調節式鼠籠鐵芯沖片疊壓而成，調節式鼠籠鐵芯沖片材質是以硅鋼片為代表的導磁材料；調節式鼠籠鐵芯(7)呈環形，調節式鼠籠鐵芯(7)中間是軸孔(20);調節式鼠籠鐵芯(7)徑向外側邊緣均布若干個鼠籠鐵芯導條槽(33)，鼠籠鐵芯導條槽(33)是開口槽或閉口槽；調節式鼠籠鐵芯(7)的徑向外表面有若干個深而窄的調節磁鋼槽(35)，調節磁鋼槽(35)槽底是磁橋(36);調節磁鋼槽(35)兩側是若干個輔助鼠籠導條槽(13)，輔助鼠籠導條槽(13)與鼠籠鐵芯導條槽(33)相比，輔助鼠籠導條槽(13)槽深較淺，輔助鼠籠導條槽(13)是開口槽或閉口槽； 變極永磁鐵芯(5)由若干個變極永磁鐵芯沖片疊壓而成，變極永磁鐵芯沖片材質是以硅鋼片為代表的導磁材料；變極永磁鐵芯(5)呈環形，變極永磁鐵芯(5)中間是軸孔(20)；變極永磁鐵芯(5)徑向外側邊緣均布若干個轉子凹槽和若干個轉子凸極，轉子凹槽稱為鐵芯磁極槽(19)，轉子凸極稱為鐵芯凸極(17);鐵芯磁極槽(19)和鐵芯凸極(17)之間是階梯形的轉子調節槽(18);鐵芯磁極槽(19)靠近軸孔(20)的內側均布若干個換向鼠籠導條槽(21)，換向鼠籠導條槽(21)是閉口槽或開口槽；鐵芯凸極(17)靠近軸孔(20)的內側均布若干個核心鼠籠導條槽(22),核心鼠籠導條槽(22)是開口槽或閉口槽，核心鼠籠導條槽(22)是雙鼠籠形或深槽形，核心鼠籠導條槽(22)或者采用常用的凸形槽、梨形槽和平底槽；階梯形的轉子調節槽(18)側面在粘貼永磁體(4)時用于定位，改變轉子調節槽(18)深度，可以改變永磁體(4)通過轉子調節槽(18)產生的徑向漏磁通數量； 聯接環(16)呈環形，聯接環(16)材質是導磁材料或非導磁材料； 變極轉子鼠籠用鋁材壓鑄制成，或者用銅材焊接制成；變極轉子鼠籠中間是環形的隔磁端環(9)，兩端分別是鼠籠端環一(2)和鼠籠端環二(10);隔磁端環(9)和鼠籠端環二(10)呈環形；在隔磁端環(9)和鼠籠端環二(10)之間有若干個鼠籠鐵芯導條(8)，鼠籠鐵芯導條(8)與調節式鼠籠鐵芯(7)的鼠籠鐵芯導條槽(33)位置相對應；變極轉子鼠籠的隔磁端環(9)和鼠籠端環二(10)之間有若干個輔助鼠籠導條(12)，輔助鼠籠導條(12)與調節式鼠籠鐵芯(7)的輔助鼠籠導條槽(13)位置相對應；變極轉子鼠籠的鼠籠端環一(2)呈環形，并且，鼠籠端環一(2)徑向外側邊緣均布若干個端環凹槽(23);端環凹槽(23)與變極永磁鐵芯(5)的鐵芯磁極槽(19)位置相對應；變極轉子鼠籠的隔磁端環(9)和鼠籠端環一(2)之間有若干個換向鼠籠導條(15)和若干個核心鼠籠導條(6);換向鼠籠導條(15)與變極永磁鐵芯(5)的換向鼠籠導條槽(21)位置相對應；核心鼠籠導條(6)與變極永磁鐵芯(5)的核心鼠籠導條槽(22)位置相對應； 轉子永磁體部件由若干個永磁體(4)和若干個調節磁鋼(11)組成；永磁體(4)呈瓦片形；用于變極調節式轉子的永磁體(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； 調節磁鋼(11)呈矩形，調節磁鋼(11)是永磁材料，調節磁鋼(11)粘貼在調節磁鋼槽(35)中，與調節磁鋼槽(35)兩個側面接觸的分別是調節磁鋼(11)的兩個磁極；相鄰的調節磁鋼(11)的磁極互為異性磁極；變極調節式轉子的調節磁鋼(11)位置與變極永磁鐵芯(5)的鐵芯凸極(17)沿軸向對齊，調節磁鋼(11)磁極極性分別與該鐵芯凸極(17)兩側最近的永磁體(4)磁極極性相同； 鐵芯凸極(17)外表面至定子(24)鐵芯內表面的電動機氣隙是凸極氣隙，永磁體(4)外表面至定子(24)鐵芯內表面的電動機氣隙是永磁體氣隙；凸極氣隙長度小于或等于永磁體氣隙長度；調節式鼠籠鐵芯(7)外表面至定子(24)鐵芯內表面的電動機氣隙是鼠籠鐵芯氣隙；鼠籠鐵芯氣隙長度小于或等于凸極氣隙長度； 調節式鼠籠鐵芯(7)中粘貼的調節磁鋼(11)數量超過四個以上時，調節式轉子的鼠籠鐵芯導條(8)數量太少，會降低調節式轉子的異步起動性能；磁極數是四極、八極、十六極的調節式轉子適宜在調節式鼠籠鐵芯(7)中粘貼二個調節磁鋼(11);磁極數是六極、十二極的調節式轉子適宜在調節式鼠籠鐵芯(7)中粘貼三個調節磁鋼(11)。
3.根據權利要求1所述的調節式變極變速永磁同步電動機，其特征在于非變極調節式轉子主要由轉軸(I)、隔磁襯套(3)、非變極轉子鐵芯部件、非變極轉子鼠籠、轉子永磁體部件組成；非變極轉子鼠籠、轉子永磁體部件安裝在非變極轉子鐵芯部件上，非變極轉子鐵芯部件安裝在非導磁材料的轉軸(I)上，或者非變極轉子鐵芯部件安裝在隔磁襯套(3)上，隔磁襯套(3)安裝在導磁材料的轉軸(I)上； 非變極轉子鐵芯部件至少包含有一個非變極永磁鐵芯(32)和一個調節式鼠籠鐵芯(7 );非變極永磁鐵芯(32 )與調節式鼠籠鐵芯(7 )沿軸向排列，非變極永磁鐵芯(32 )與調節式鼠籠鐵芯(7)之間有一個聯接環(16)； 非變極永磁鐵芯(32)由若干個非變極永磁鐵芯沖片疊壓而成，非變極永磁鐵芯沖片材質是以硅鋼片為代表的導磁材料；非變極永磁鐵芯(32)呈環形，非變極永磁鐵芯(32)中間是軸孔(20);非變極永磁鐵芯(32)徑向外側邊緣均布若干個換向鼠籠導條槽(21),換向鼠籠導條槽(21)是開口槽或閉口槽； 非變極轉子鼠籠用鋁材壓鑄制成，或者用銅材焊接制成；非變極轉子鼠籠中間是環形的隔磁端環(9)，兩端分別是鼠籠端環一(2)和鼠籠端環二(10);隔磁端環(9)和鼠籠端環二(10)呈環形；在隔磁端環(9)和鼠籠端環二(10)之間有若干個鼠籠鐵芯導條(8)，鼠籠鐵芯導條(8)與調節式鼠籠鐵芯(7)的鼠籠鐵芯導條槽(33)位置相對應；非變極轉子鼠籠的隔磁端環(9)和鼠籠端環二(10)之間有若干個輔助鼠籠導條(12)，輔助鼠籠導條(12)與調節式鼠籠鐵芯(7)的輔助鼠籠導條槽(13)位置相對應；非變極轉子鼠籠的鼠籠端環一(2)呈環形；在隔磁端環(9)和鼠籠端環一(2)之間有若干個換向鼠籠導條(15)，換向鼠籠導條(15)與非變極永磁鐵芯(32)的換向鼠籠導條槽(21)位置相對應； 轉子永磁體部件由若干個永磁體(4)和若干個調節磁鋼(11)組成；永磁體(4)呈瓦片形；用于非變極調節式轉子的永磁體(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； 調節磁鋼(11)呈矩形，調節磁鋼(11)是永磁材料，調節磁鋼(11)安裝在調節磁鋼槽(35)中，與調節磁鋼槽(35)兩個側面接觸的分別是調節磁鋼(11)的兩個磁極；相鄰的調節磁鋼(11)的磁極互為異性磁極；非變極調節式轉子的調節磁鋼(11)位置與非變極永磁鐵芯(32)上的兩個永磁體(4)的分界線沿軸向對齊，調節磁鋼(11)磁極極性分別與該分界線兩側最近的永磁體(4)磁極極性相同； 非變極調節式轉子處于同步運行時，定子磁場作用在磁橋(36 )處的磁場方向與調節磁鋼(11)作用在磁橋(36)處的磁場方向相反，定子磁場迫使切向調節磁場磁通路徑穿過電動機氣隙，切向調節磁場磁通路徑在電動機定子鐵芯中閉合，切向調節磁場會增加永磁轉子在電動機氣隙中的磁通密度，增加非變極調節式轉子的功率密度。
【文檔編號】H02K21/46GK104184293SQ201410338344
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月16日 優先權日:2014年7月16日
【發明者】趙曉東 申請人:趙曉東