氣隙可調的盤式電機及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氣隙可調的盤式電機及基于該氣隙可調的盤式電機的控制方法。
【背景技術】
[0002]盤式電機包括定子和轉子，定子安裝在平的基板上，轉子蓋在定子上。通常，定子是線圈，轉子是永磁體或粘有永磁體的圓盤。盤式電機由于其質量輕、結構薄等特性而被廣泛的使用。
[0003]氣隙是指電機定子和轉子之間存在的空氣間隙，氣隙值的大小會影響電機啟動扭矩及運行時切割磁感線的效率。氣隙過大將導致電機功率因數下降，氣隙太小使電機的通風性能下降，從而影響電機的散熱，使電機溫升加劇。
[0004]現有的控制方法都是基于普通的盤式電機而言的，該盤式電機的間隙通常都是固定的，而針對間隙可調的新型盤式電機缺乏必要的控制方法來調整合適的間隙；傳統永磁同步電機調速控制方法多采用弱磁控制，即通過負勵磁電流弱化磁通以提升電機的最高轉速，這種方法在弱磁過程中電機的交、直軸電流必須加以控制，以避免永磁體退磁情況的發生。
【發明內容】
[0005]本發明的一個目的是提出一種使用方便、可靠性高、制造成本低、適于大規模推廣的氣隙可調的盤式電機。
[0006]本發明的另一個目的是提出一種控制精度高、控制效果好的盤式電機的控制方法。
[0007]為達此目的，一方面，本發明采用以下技術方案:
[0008]一種氣隙可調的盤式電機，包括機殼、在所述機殼內設置的定子、在所述定子外套設的定子繞組、與所述定子同軸設置的轉子、與所述轉子連接的軸承、設置于所述機殼外部的與所述軸承連接的軸承蓋、用于驅動所述軸承蓋轉動的渦輪電機、設于所述定子和所述轉子之間的永磁體、以及與所述機殼形成空腔的端蓋。
[0009]進一步的，所述軸承蓋的外周面上設有鍵槽，所述渦輪電機的傳動軸上設有花鍵，所述鍵槽與所述花鍵相適配；所述軸承蓋的外周面上還設有外螺紋，所述機殼在與所述軸承蓋接觸的面上設有內螺紋，所述外螺紋和所述內螺紋形成一個螺紋連接副；所述軸承蓋能相對于所述機殼轉動，所述軸承蓋能通過所述軸承調整所述定子和所述轉子之間的間隙。
[0010]作為本發明的一個優選方案，所述軸承蓋為橫截面呈圓形的凹槽結構。
[0011]作為本發明的一個優選方案，所述端蓋上設有防塵圈，用于防止所述空腔中進入灰塵和/或雜質等。
[0012]作為本發明的一個優選方案，所述機殼與所述端蓋通過螺栓連接。
[0013]作為本發明的一個優選方案，所述防塵圈為O型密封圈。
[0014]另一方面，本發明采用以下技術方案:
[0015]一種基于上述氣隙可調的盤式電機的控制方法，所述控制方法為通過調整渦輪電機的轉速進而調整所述盤式電機的氣隙，從而達到調整所述盤式電機的輸出軸的轉矩和轉速的的目的。
[0016]進一步的，將滯環系數設置為第一預設值Al，將所述渦輪電機正轉至第一預設轉速值NI，所述盤式電機的氣隙達到最小值，所述盤式電機的輸出軸的轉矩達到最大值。
[0017]進一步的，將滯環系數設置為第二預設值A2，將所述渦輪電機反轉至第二預設轉速值N2，所述盤式電機的氣隙達到最大值，所述盤式電機的輸出軸的轉速達到最大值。
[0018]進一步的，將滯環系數設置為第三預設值A3，將所述渦輪電機懸停，所述盤式電機的氣隙達到恒定值，所述盤式電機的輸出軸的轉矩和轉速也達到恒定值。
[0019]本發明提供的盤式電機，在氣隙較小時能夠提供較大的輸出扭矩，在氣隙較大時能夠提供較高的轉速，具有改善電機性能，提高車輛爬坡能力和最高行駛車速的優點，制造成本低廉、可靠性高、適于大規模推廣。
[0020]本發明基于上述的盤式電機的控制方法，能夠獲得實際使用需求的最大轉矩值和最大轉速值，控制精度高、控制效果好；明顯拓寬了盤式電機的調速范圍；大大降低了單純弱磁調速達高轉速時永磁體退磁的風險。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明【具體實施方式】提供的氣隙可調的盤式電機的剖視圖；
[0022]圖2是本發明【具體實施方式】提供的氣隙與盤式電機的轉矩、轉速的關系圖。
[0023]圖中標記為；
[0024]1、定子；2、機殼；3、定子繞組；4、永磁體；5、端蓋；6、轉子；7、防塵圈；8、軸承；9、軸承蓋；10、渦輪電機。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發明的技術方案。
[0026]圖1是本發明【具體實施方式】提供的氣隙可調的盤式電機的結構示意圖。該氣隙可調的盤式電機包括機殼2、在機殼2內設置的定子1、在定子I外套設的定子繞組3、與定子I同軸設置的轉子6、與轉子6連接的軸承8、設置于機殼2外部的與軸承8連接的軸承蓋9、用于驅動軸承蓋9轉動的渦輪電機10、設于定子I和轉子6之間的永磁體4、以及與機殼2形成空腔的端蓋5，其中，端蓋5具有容納部，容納部內套設防塵圈7，用于防止空腔中進入灰塵和/或雜質等，本實施例中，防塵圈7為O型密封圈；軸承蓋9為橫截面呈圓形的凹槽結構；機殼2與端蓋5通過螺栓連接。
[0027]軸承蓋9的外周面上設有鍵槽，渦輪電機10的傳動軸上設有花鍵，鍵槽與花鍵相適配；軸承蓋9的外周面上還設有外螺紋，機殼2在與軸承蓋9接觸的面上設有內螺紋，夕卜螺紋和內螺紋形成一個螺紋連接副；軸承蓋9能相對于機殼2轉動，軸承蓋9能通過軸承8調整定子I和轉子6之間的間隙。
[0028]基于該氣隙可調的盤式電機的控制方法是通過調整渦輪電機10的轉速進而調整盤式電機的氣隙，從而達到調整盤式電機的輸出軸的轉矩和轉速的的目的。
[0029]具體為:將滯環系數設置為第一預設值Al，將渦輪電機10正轉至第一預設轉速值NI，盤式電機的氣隙達到最小值，盤式電機的輸出軸的轉矩達到最大值；將滯環系數設置為第二預設值A2，將渦輪電機10反轉至第二預設轉速值N2，盤式電機的氣隙達到最大值，盤式電機的輸出軸的轉速達到最大值；將滯環系數設置為第三預設值A3，將渦輪電機10懸停，盤式電機的氣隙達到恒定值，盤式電機的輸出軸的轉矩和轉速也達到恒定值。其中，如圖2所示，橫軸為盤式電機的轉矩值，縱軸為盤式電機的轉速值，δ為最小氣隙值，當氣隙為1.4δ時，盤式電機的轉速值達到最大；當氣隙為δ時，盤式電機的轉矩值達到最大。
[0030]本實施例中，調節滯環是提高控制穩定性、減小頻繁動作以增加系統工作壽命的重要控制策略，但過大的滯環又會影響調速性能，因此，合理的滯環系數非常重要，需要大量的實驗數據獲得。
[0031]以上是結合附圖給出的實施例，僅是實現本發明的優選方案而非對其限制，任何對本發明的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術特征進行等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神，均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案范圍當中。本發明的保護范圍還包括本領域技術人員不付出創造性勞動所能想到的任何替代技術方案。
【主權項】
1.一種氣隙可調的盤式電機，其特征在于，包括機殼(2)、在所述機殼(2)內設置的定子(I)、在所述定子⑴外套設的定子繞組(3)、與所述定子⑴同軸設置的轉子(6)、與所述轉子(6)連接的軸承⑶、設置于所述機殼(2)外部的與所述軸承⑶連接的軸承蓋(9)、用于驅動所述軸承蓋(9)轉動的渦輪電機(10)、設于所述定子⑴和所述轉子(6)之間的永磁體(4)、以及與所述機殼⑵形成空腔的端蓋(5)。2.根據權利要求1所述的一種氣隙可調的盤式電機，其特征在于，所述軸承蓋(9)的外周面上設有鍵槽，所述渦輪電機(10)的傳動軸上設有花鍵，所述鍵槽與所述花鍵相適配；所述軸承蓋(9)的外周面上還設有外螺紋，所述機殼(2)在與所述軸承蓋(9)接觸的面上設有內螺紋，所述外螺紋和所述內螺紋形成一個螺紋連接副；所述軸承蓋(9)能相對于所述機殼(2)轉動，所述軸承蓋(9)能通過所述軸承(8)調整所述定子(I)和所述轉子(6)之間的間隙。3.根據權利要求2所述的一種氣隙可調的盤式電機，其特征在于，所述軸承蓋(9)為橫截面呈圓形的凹槽結構。4.根據權利要求3所述的一種氣隙可調的盤式電機，其特征在于，所述端蓋(5)上設有防塵圈(7)，用于防止所述空腔中進入灰塵和/或雜質。5.根據權利要求4所述的一種氣隙可調的盤式電機，其特征在于，所述機殼(2)與所述端蓋(5)通過螺栓連接。6.根據權利要求4所述的一種氣隙可調的盤式電機，其特征在于，所述防塵圈(7)為O型密封圈。7.一種基于權利要求1-6任一所述氣隙可調的盤式電機的控制方法，其特征在于，所述控制方法為通過調整渦輪電機(10)的轉速進而調整所述盤式電機的氣隙，從而達到調整所述盤式電機的輸出軸的轉矩和轉速的的目的。8.根據權利要求7所述的一種氣隙可調的盤式電機的控制方法，其特征在于，將滯環系數設置為第一預設值Al，將所述渦輪電機(10)正轉至第一預設轉速值NI，所述盤式電機的氣隙達到最小值，所述盤式電機的輸出軸的轉矩達到最大值。9.根據權利要求7所述的一種氣隙可調的盤式電機的控制方法，其特征在于，將滯環系數設置為第二預設值A2，將所述渦輪電機(10)反轉至第二預設轉速值N2，所述盤式電機的氣隙達到最大值，所述盤式電機的輸出軸的轉速達到最大值。10.根據權利要求7所述的一種氣隙可調的盤式電機的控制方法，其特征在于，將滯環系數設置為第三預設值A3，將所述渦輪電機(10)懸停，所述盤式電機的氣隙達到恒定值，所述盤式電機的輸出軸的轉矩和轉速也達到恒定值。
【專利摘要】本發明公開了一種氣隙可調的盤式電機及其控制方法，屬于電機設備及其控制方法領域，為解決現有的盤式電機氣隙調節不方便等問題而設計。本發明提供的氣隙可調的盤式電機包括機殼、在機殼內設置的定子、在定子外套設的定子繞組、與定子同軸設置的轉子、與轉子連接的軸承、設置于機殼外部的與軸承連接的軸承蓋、用于驅動軸承蓋轉動的渦輪電機、設于定子和轉子之間的永磁體、以及與機殼形成空腔的端蓋。本發明還提供了一種氣隙可調的盤式電機的控制方法。本發明的氣隙可調的盤式電機使用方便、可靠性高、制造成本低。本發明的氣隙可調的盤式電機的控制方法其控制精度高、控制效果好。
【IPC分類】H02P6/08, H02K7/00, H02K11/04
【公開號】CN104993647
【申請號】CN201510409329
【發明人】徐亞平, 甘勝泉
【申請人】華英汽車集團有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月14日