一種并聯(lián)型混合磁材料電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種并聯(lián)型混合磁材料電機，包括外定子、內(nèi)轉(zhuǎn)子和三相交流電樞，所述的三相交流電樞采用集中繞組，所述的外定子上放置有三相交流電樞，所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子上表貼有高性能的釹鐵硼永磁材料，所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子上表嵌有低性能的鐵氧體永磁材料，所述的高性能的釹鐵硼永磁材料兩側(cè)表嵌有低性能的鐵氧體永磁材料，所述的低性能的鐵氧體永磁材料和高性能的釹鐵硼永磁材料并排排列。所述的高性能的釹鐵硼永磁材料與低性能的鐵氧體永磁材料的磁路是并聯(lián)的。本發(fā)明的鐵氧體和釹鐵硼是表嵌和表貼于內(nèi)轉(zhuǎn)子上，電機轉(zhuǎn)子易于加工。
【專利說明】一種并聯(lián)型混合磁材料電機
【技術(shù)領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電機，特別是一種并聯(lián)型混合磁材料電機。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著高性能永磁材料的發(fā)展，永磁電機取得了長足的發(fā)展。該類電機具有體積小，功率密度高，效率高的特點。但近幾年稀土永磁材料的價格卻在節(jié)節(jié)攀升。如何降低永磁電機的制造成本，成為了研究熱點。綜合國內(nèi)外的文獻可以看出降低稀土永磁材料的方法一般分為兩種:一種是利用低價格的鐵氧體代替高價格釹鐵硼材料；另一種是采用混合勵磁的方式，用電勵磁補足永磁體勵磁。
[0003]用鐵氧體材料代替釹鐵硼材料是因為鐵氧體材料具有以下突出優(yōu)點:價格低廉，不含稀土材料；制造工藝簡單；矯頑力大；克去磁能力強。文獻“Alternative rotordesigns for high performance brushless permanent magnet machines for hybridelectric vehicles” 中(公開發(fā)表于 2012 年/￡221 Transactions on Magnetics 48 卷，2期，835-838頁)在輻向電機結(jié)構(gòu)成功利用鐵氧體代替釹鐵硼，并使得該低性能鐵氧體電機特性與高性能釹鐵硼電機相當。在此基礎上，文獻“Design and analysis of a spoke typemotor with segmented pushing permanent magnet for concentrating air-gap fluxdensity”(公開發(fā)表于 2013 年/￡221 Transactions on Magnetics 49 卷，5 期，2397-2400頁)通過增加鐵氧體的聚磁環(huán)，使得電機內(nèi)的氣隙磁密增大。采用混合勵磁方式的永磁電機中,勵磁包括釹鐵硼的永磁體勵磁還包括電勵磁。而相對與永磁勵磁，電樞勵磁作用一般比較小。所以混合勵磁永磁電機中的電樞勵磁是對釹鐵硼永磁體勵磁的一種補充和調(diào)節(jié)。
[0004]另一方面，現(xiàn)有的采用集中繞組的傳統(tǒng)表貼式永磁電機反電勢成梯形狀，即反電勢中的諧波分量比較高。高諧波含量反電勢的永磁電機的輸出轉(zhuǎn)矩脈動也較大。為了降低表貼式永磁電機中反電 勢的諧波含量，文獻“On the use of pulse width modulationmethod for the elimination of flux density harmonics in the air-gap of surfacePM motors” 公開發(fā)表于 2009 年/￡221 Transactions on Magnetics 45 卷，3 期，1736-1739頁)將永磁體采用PWM排放，使得反電勢中的諧波含量大大降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提出一種既具有高度正弦反電勢，又能降低稀土永磁材料用量、同時使用低性能鐵氧體和高性能釹鐵硼的并聯(lián)型混合磁材料電機。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種并聯(lián)型混合磁材料電機，包括外定子、內(nèi)轉(zhuǎn)子和三相交流電樞，所述的三相交流電樞采用集中繞組，所述的外定子上放置有三相交流電樞，所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子上表貼有高性能的釹鐵硼永磁材料，所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子上表嵌有低性能的鐵氧體永磁材料，所述的高性能的釹鐵硼永磁材料兩側(cè)表嵌有低性能的鐵氧體永磁材料，所述的低性能的鐵氧體永磁材料和高性能的釹鐵硼永磁材料并排排列。[0007]所述的高性能的釹鐵硼永磁材料與低性能的鐵氧體永磁材料的磁路是并聯(lián)的。
[0008]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有以下有益效果:1、本發(fā)明的鐵氧體和釹鐵硼是表嵌和表貼于內(nèi)轉(zhuǎn)子上，電機轉(zhuǎn)子易于加工。
[0009]2、本發(fā)明的鐵氧體和釹鐵硼并排排列，使得低性能的鐵氧體和高性能的釹鐵硼磁路并聯(lián)。
[0010]3、本發(fā)明充分利用并聯(lián)磁路中鐵氧體和釹鐵硼的性能差異，使釹鐵硼產(chǎn)生正弦反電勢的波頂部分，而鐵氧體產(chǎn)生正弦反電勢的波底部分。由于同時采用釹鐵硼和鐵氧體，釹鐵硼的用量得到降低。這樣該混合磁材料電機既獲得高度正弦化的反電勢，電機的造價也會降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是鐵氧體和釹鐵硼的充磁方向；
圖3是鐵氧體和釹鐵硼磁路；
圖4是傳統(tǒng)表貼式永磁電機；
圖5是反電勢對比；
圖6是對比反電勢的諧波分析；
圖中:1.外定子；2.三相交流電樞；3.內(nèi)轉(zhuǎn)子；4.高性能的釹鐵硼永磁材料；5.低性能的鐵氧體永磁材料。
【具體實施方式】
[0012]下面根據(jù)說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的解釋。
[0013]如圖1所示，一種并聯(lián)型混合磁材料電機，包括外定子1、內(nèi)轉(zhuǎn)子3和三相交流電樞2，外定子I和內(nèi)轉(zhuǎn)子3的鐵芯均采用國內(nèi)常用的D23材料沖片疊壓而成。所述的三相交流電樞2采用集中繞組，所述的外定子I上放置有三相交流電樞2，所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子3上表貼有高性能的釹鐵硼永磁材料4，所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子3上表嵌有低性能的鐵氧體永磁材料5，所述的高性能的釹鐵硼永磁材料4兩側(cè)表嵌有低性能的鐵氧體永磁材料5，所述的低性能的鐵氧體永磁材料5和高性能的釹鐵硼永磁材料4并排排列。
[0014]如圖2所示，低性能的鐵氧體永磁材料5和高性能的釹鐵硼永磁材料4的充磁方向。每兩個鐵氧體和中間的釹鐵硼形成一組勵磁。每組永磁材料的充磁方向一致，指向圓心或者背離圓心。相鄰組的永磁體充磁方向相反。當?shù)托阅艿蔫F氧體永磁材料5和高性能的釹鐵硼永磁材料4的充磁方向確定之后，所述的高性能的釹鐵硼永磁材料4與低性能的鐵氧體永磁材料5的磁路是并聯(lián)的。
[0015]如圖3所示，虛線方框中的定子齒可以看出，通過該定子齒的磁力線既有高性能的釹鐵硼永磁材料4產(chǎn)生的又包含低性能的鐵氧體永磁材料5產(chǎn)生的。此時低性能的鐵氧體永磁材料5和高性能的釹鐵硼永磁材料4可以看成兩節(jié)低性能和高性能的電源并聯(lián)在磁路中。
[0016]為了充分體現(xiàn)該混合磁材料電機的優(yōu)勢，如附圖4所示，給出了其性能與傳統(tǒng)表貼式電機的比較。從圖中可以看出，傳統(tǒng)的表貼式電機中勵磁的永磁體只有釹鐵硼。[0017]附圖5給出了兩種模型的單匝集中繞組的反電勢波形。從圖中可以看出混合磁材料電機的反電勢是正弦的，而傳統(tǒng)表貼式電機的反電勢是梯形的。
[0018]如圖6所示，反電勢的傅里葉分析，從圖中可以看出，當該混合磁材料電機的反電勢基波幅值和傳統(tǒng)表貼式電機基本相近時，該混合磁材料電機的3次諧波明顯降低，因此并聯(lián)型混合磁材料能夠獲得高度正弦化的反電勢。同時比較此時兩電機的釹鐵硼用量，可以看出并聯(lián)式混合磁材料電機的釹鐵硼用量只有傳統(tǒng)表貼式電機的86%左右。
【權(quán)利要求】
1.一種并聯(lián)型混合磁材料電機，包括外定子、內(nèi)轉(zhuǎn)子和三相交流電樞，其特征在于所述的三相交流電樞采用集中繞組，所述的外定子上放置有三相交流電樞，所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子上表貼有高性能的釹鐵硼永磁材料，所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子上表嵌有低性能的鐵氧體永磁材料，所述的高性能的釹鐵硼永磁材料兩側(cè)表嵌有低性能的鐵氧體永磁材料，所述的低性能的鐵氧體永磁材料和高性能的釹鐵硼永磁材料并排排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)型混合磁材料電機，其特征在于所述的高性能的釹鐵硼永磁材料與低性能的鐵氧體永磁材料的磁路是并聯(lián)的。
【文檔編號】H02K1/27GK103779991SQ201410020471
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】劉國海, 陳前, 趙文祥, 劉正蒙, 邵明明 申請人:江蘇大學