一種軸向磁場定子分割式磁通切換型記憶電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種軸向磁場定子分割式磁通切換型記憶電機，該記憶電機包括第一轉子（41）、第二轉子（42）、設置在第一轉子（41）和第二轉子（42）之間的定子（1）、用于將定子（1）、第一轉子（41）和第二轉子（42）的同軸安裝的安裝軸；定子（1）包括定子鐵心（2）、若干永磁體（3）、三相電樞繞組（5）和單相脈沖繞組（6），定子鐵心（2）包括結構相同且同軸相對設置的第一定子鐵心（21）和第二定子鐵心（22）；定子鐵心（2）包括定子軛（2.1）和定子齒（2.2）。本發(fā)明提高電機的功率密度，而同時具備較寬的轉速運行范圍，且空載氣隙磁場可調。
【專利說明】一種軸向磁場定子分割式磁通切換型記憶電機
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可調磁通永磁電機，具體來說，涉及一種軸向磁場定子分割式磁通切換型記憶電機。
【背景技術】
[0002]在電機領域中，普通永磁同步電機(PMSM)由于普通永磁材料(如釹鐵硼)的固有特性，電機內的氣隙磁場基本保持恒定，作為電動運行時調速范圍十分有限，在諸如電動汽車，航空航天等寬調速直驅場合的應用受到一定限制，故以實現(xiàn)永磁電機的氣隙磁場的有效調節(jié)為目標的可調磁通永磁電機一直是電機研究領域的熱點和難點。永磁記憶電機(以下簡稱“記憶電機”)是一種新型的磁通可控型永磁電機，它采用低矯頑力鋁鎳鈷永磁體，通過定子繞組或者直流脈沖繞組產生周向磁場，從而改變永磁體磁化強度對氣隙磁場進行調節(jié)，同時永磁體的磁密水平具有被永磁體記憶的特點。
[0003]傳統(tǒng)的記憶電機由克羅地亞裔德國電機學者奧斯托維奇(Ostovic)教授在2001年提出。這種拓撲結構的記憶電機由寫極式電機發(fā)展而來，轉子由鋁鎳鈷永磁體、非磁性夾層和轉子鐵心組成三明治結構。這種特殊結構能夠隨時對永磁體進行在線反復不可逆充去磁，同時減小交軸電樞反應對氣隙磁場的影響。
[0004]然而，這種基本結構的記憶電機的轉子結構存在著不足。由于采用了 AlNiCo永磁體，為了獲足夠的磁通，就必須采用足夠厚度的材料。而在上述的切向式結構下，不易實現(xiàn)；同時，轉子必須做隔磁處理，而且整個轉子由多個部分緊固在軸上，降低了機械可靠性；最后，在需要寬調速的場合，如機床和電動汽車中，采用上述結構的永磁氣隙主磁通不高，電機力能指標也不能讓人滿意。
[0005]近些年來，一種新型的定子永磁型電機一磁通切換永磁(SwitchedFluxPermanentMagnet,以下簡稱SFPM)電機由于其卓越的性能受到國內外學者廣泛關注。SFPM電機具有高功率密度、效率高、空載磁鏈雙極性、空載感應電動勢的正弦度極高等優(yōu)點，與轉子永磁型電機相比，SFPM電機還具有安裝簡單、散熱性良好、轉動慣量小、適于高速運行等優(yōu)點。在永磁同步電機領域，SFPM電機已經逐漸取代傳統(tǒng)的內置式和表貼式永磁電機，在航空等領域具有更大的工業(yè)價值。
[0006]然而，傳統(tǒng)SFPM電機轉子鐵心存在著磁滯損耗和渦流損耗，而且氣隙磁場由永磁體勵磁產生，難以調節(jié)，限制了其在電動汽車寬調速驅動場合的應用；其次還存在漏磁問題，永磁體利用率不高，導致電磁兼容問題。
[0007]法國學者伊曼紐爾.黃(E.Hoang)提出了混合勵磁磁通切換永磁(HybridExcitation SwitchedFluxPermanentMagnet,以下簡稱 HESFPM)電機。其特征為:實現(xiàn)了氣隙磁場的可調節(jié)性，提高了永磁體利用率和功率密度，齒槽轉矩小等優(yōu)點；該電機勵磁磁勢和永磁磁勢并聯(lián)，使得其弱磁能力十分突出。但是，這種電機同時存在兩個磁勢源，兩者磁通容易相互耦合、相互影響，增大了電磁特性的復雜性，且存在增大勵磁損耗、勵磁電流控制系統(tǒng)實現(xiàn)難度大等弱點。[0008]另一方面，軸向磁場電機由于其高轉矩密度和高效率特別適合有大轉矩需求的直驅場合的新能源領域，但是傳統(tǒng)軸向電機無槽解雇其磁負荷小，且永磁體均安裝在轉子上，不易冷卻，且容易產生較大的渦流損耗，制約了電機性能的進一步提高。

【發(fā)明內容】

[0009]發(fā)明目的:本發(fā)明所要解決的技術問題是:提供一種軸向磁場定子分割式磁通切換型記憶電機，該永磁記憶電機可以提高電機的功率密度和轉矩密度，并拓寬轉速運行范圍，實現(xiàn)空載氣隙磁場可調。
[0010]技術方案:為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種軸向磁場定子分割式磁通切換型記憶電機，該記憶電機包括第一轉子、第二轉子、設置在第一轉子和第二轉子之間的定子、用于將定子、第一轉子和第二轉子的同軸安裝的安裝軸；
[0011]定子包括定子鐵心、若干永磁體、三相電樞繞組和單相脈沖繞組，定子鐵心包括結構相同且同軸相對設置的第一定子鐵心和第二定子鐵心；
[0012]定子鐵心包括定子軛、自定子軛分別向第一轉子和第二轉子中心方向凸出的定子齒，定子鐵心由若干獨立的定子鐵心塊環(huán)繞構成；
[0013]永磁體嵌在軸向對稱的第一定子鐵心和第二定子鐵心之間，且永磁體沿定子鐵心的中心為圓心的半徑方向均勻分布，永磁體個數(shù)與定子鐵心片的數(shù)量相等；永磁體軸向充磁，且相鄰的兩個永磁體的充磁方向相反；
[0014]三相電樞繞組跨繞在相鄰的定子齒上，脈沖繞組匝繞在永磁體上；
[0015]第一轉子和第二轉子采用結構相同的盤式結構，每個轉子包括帶有通孔的轉子軛和凸極轉子鐵心，凸極轉子鐵心沿轉子半徑徑向均勻分布并固定嵌在轉子軛的內表面；
[0016]凸極轉子極均勻分布在轉子軛內側的轉子圓盤表面，其數(shù)量隊和定子齒的數(shù)量Ns
滿足
【權利要求】
1.一種軸向磁場定子分割式磁通切換型記憶電機,其特征在于:該記憶電機包括第一轉子(41)、第二轉子(42)、設置在第一轉子(41)和第二轉子(42)之間的定子(I)、用于將定子(I)、第一轉子(41)和第二轉子(42)的同軸安裝的安裝軸； 定子(I)包括定子鐵心(2)、若干永磁體(3)、三相電樞繞組(5)和單相脈沖繞組(6)，定子鐵心(2)包括結構相同且同軸相對設置的第一定子鐵心(21)和第二定子鐵心(22); 定子鐵心(2)包括定子軛(2.1)、自定子軛(2.1)分別向第一轉子(41)和第二轉子(42)中心方向凸出的定子齒(2.2)，定子鐵心(2)由若干獨立的定子鐵心塊環(huán)繞構成； 永磁體(3)嵌在軸向對稱的第一定子鐵心(21)和第二定子鐵心(22)之間，且永磁體(3)沿定子鐵心的中心為圓心的半徑方向均勻分布，永磁體(3)個數(shù)與定子鐵心片的數(shù)量相等；永磁體(3)軸向充磁，且相鄰的兩個永磁體(3)的充磁方向相反； 三相電樞繞組(5)跨繞在相鄰的定子齒(2.2)上，脈沖繞組(6)匝繞在永磁體(2.1)上； 第一轉子(41)和第二轉子(42)采用結構相同的盤式結構，每個轉子包括帶有通孔的轉子軛(8)和凸極轉子鐵心(7)，凸極轉子鐵心(7)沿轉子半徑徑向均勻分布并固定嵌在轉子軛(8 )的內表面； 凸極轉子極(7)均勻分布在轉子軛(8)內側的轉子(4)圓盤表面，其數(shù)量凡和定子齒(2.2)的數(shù)量Ns滿足-
2.根據(jù)權利要求1所述的軸向磁場定子分割式磁通切換型記憶電機，其特征在于:所述的定子鐵心(2)呈C型背靠背結構，由2NS個定子齒(2.2)和2NS個定子軛(2.1) 一起拼裝成圓柱狀，且定子鐵心(2)由硅鋼片制成。
3.根據(jù)權利要求1所述的軸向磁場定子分割式磁通切換型記憶電機，其特征在于:所述的永磁體(3 )由鋁鎳鈷永磁材料制成。
4.根據(jù)權利要求1所述的軸向磁場定子分割式磁通切換型記憶電機，其特征在于:所述的轉子軛圓盤(8)和轉子極(7)均由導磁材料硅鋼片卷繞制成。
【文檔編號】H02K16/00GK103715848SQ201310463648
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權日:2013年9月30日
【發(fā)明者】林鶴云, 陽輝, 董劍寧, 壯而行, 房淑華, 黃允凱 申請人:東南大學