一種高功率密度的磁通切換型混合永磁記憶電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高功率密度的磁通切換型混合永磁記憶電機(jī)，該電機(jī)包括定子(1)、轉(zhuǎn)子(2)和不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)軸(9)，定子(1)設(shè)在轉(zhuǎn)子(2)外部，轉(zhuǎn)子(2)固定于不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)軸(9)上，為凸極式；定子包括定子軛(1.1)、設(shè)置在定子軛(1.1)與轉(zhuǎn)子之間的定子鐵心(1.2)、三相電樞繞組(5)和脈沖繞組(6)，定子軛(1.1)和釘子鐵心(1.2)之間有空隙，且中分別設(shè)有兩種永磁體共同勵(lì)磁，即鋁鎳鈷永磁(3)和釹鐵硼永磁(4)。本發(fā)明通過(guò)定子混合永磁的設(shè)置以實(shí)現(xiàn)高功率密度，且施加脈沖電流調(diào)節(jié)永磁體剩余磁化強(qiáng)度和磁化方向，實(shí)現(xiàn)電機(jī)空載氣隙磁場(chǎng)高效調(diào)節(jié)，提高轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍。
【專利說(shuō)明】一種高功率密度的磁通切換型混合永磁記憶電機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可調(diào)磁通永磁電機(jī)，具體涉及一種新型的磁通切換型混合永磁記憶電機(jī)，其可以提高電機(jī)功率密度和轉(zhuǎn)矩能力，并同時(shí)保證一定弱磁能力，適用于寬調(diào)速運(yùn)行場(chǎng)合，屬于電機(jī)制造【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在電機(jī)領(lǐng)域中，普通永磁同步電機(jī)(PMSM)由于普通永磁材料(如釹鐵硼)的固有特性，電機(jī)內(nèi)的氣隙磁場(chǎng)基本保持恒定，作為電動(dòng)運(yùn)行時(shí)調(diào)速范圍十分有限，在諸如電動(dòng)汽車，航空航天等寬調(diào)速直驅(qū)場(chǎng)合的應(yīng)用受到一定限制，故以實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)的有效調(diào)節(jié)為目標(biāo)的可調(diào)磁通永磁電機(jī)一直是電機(jī)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。傳統(tǒng)的PMSM均采用直軸電流進(jìn)行弱磁調(diào)速，但是由于逆變器容量限制以及永磁不可逆去磁風(fēng)險(xiǎn)的存在而難以實(shí)現(xiàn)高效調(diào)磁。永磁記憶電機(jī)(以下簡(jiǎn)稱“記憶電機(jī)”)是一種新型的磁通可控型永磁電機(jī)，它采用低矯頑力鋁鎳鈷永磁體，通過(guò)定子繞組或者直流脈沖繞組產(chǎn)生周向磁場(chǎng)，從而改變永磁體磁化強(qiáng)度對(duì)氣隙磁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)永磁體的磁密水平具有被永磁體記憶的特點(diǎn)，避免了電樞損耗，實(shí)現(xiàn)了在線高效調(diào)磁。
[0003]傳統(tǒng)的記憶電機(jī)由克羅地亞裔德國(guó)電機(jī)學(xué)者奧斯托維奇(Ostovic)教授在2001年提出。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的記憶電機(jī)由寫極式電機(jī)發(fā)展而來(lái)，轉(zhuǎn)子由鋁鎳鈷永磁體、非磁性?shī)A層和轉(zhuǎn)子鐵心組成三明治結(jié)構(gòu)。這種特殊結(jié)構(gòu)能夠隨時(shí)對(duì)永磁體進(jìn)行在線反復(fù)不可逆充去磁，同時(shí)減小交軸電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁場(chǎng)的影響。
[0004]然而，這種基本結(jié)構(gòu)的記憶電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)存在著不足。由于永磁體處于轉(zhuǎn)子，電樞繞組同時(shí)具備能量轉(zhuǎn)換和磁場(chǎng)調(diào)節(jié)功能，因此在線調(diào)磁難度大大增加；其次，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(jié)構(gòu)下，不易實(shí)現(xiàn)；同時(shí)，轉(zhuǎn)子必須做隔磁處理，而且整個(gè)轉(zhuǎn)子由多個(gè)部分緊固在軸上，降低了機(jī)械可靠性；最后，在需要寬調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)的場(chǎng)合，如機(jī)床和電動(dòng)汽車中，采用上述結(jié)構(gòu)的永磁氣隙主磁通不高，電機(jī)力能指標(biāo)也不能讓人滿意。因此許多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的混合永磁式內(nèi)置式永磁記憶電機(jī)提出，但是由于轉(zhuǎn)子永磁以及鐵心的磁路飽和將造成高速區(qū)電機(jī)溫升和鐵心損耗增大，效率受到極大影響。設(shè)有兩種不同材料的永磁共同勵(lì)磁，其中釹鐵硼永磁提供氣隙主磁場(chǎng)，而“V”形聚磁式鋁鎳鈷永磁起到磁場(chǎng)調(diào)節(jié)器的作用
[0005]近些年來(lái),一種新型的定子永磁型電機(jī)一磁通切換永磁(SwitchedFluxPermanentMagnet，以下簡(jiǎn)稱SFPM)電機(jī)由于其卓越的性能受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注。SFPM電機(jī)具有高功率密度、效率高、空載磁鏈雙極性、空載感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正弦度極高和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。在永磁同步電機(jī)領(lǐng)域，SFPM電機(jī)已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)的內(nèi)置式和表貼式永磁電機(jī)，在航空等領(lǐng)域具有更大的工業(yè)價(jià)值。
[0006] 然而，傳統(tǒng)SFPM電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心存在著磁滯損耗和渦流損耗，而且氣隙磁場(chǎng)由釹鐵硼永磁體勵(lì)磁產(chǎn)生，難以調(diào)節(jié)，限制了其在電動(dòng)汽車寬調(diào)速驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合的應(yīng)用；其次還存在端部漏磁問(wèn)題，永磁體利用率不高，導(dǎo)致電磁兼容問(wèn)題。[0007]法國(guó)學(xué)者伊曼紐爾.黃(E.Hoang)提出了混合勵(lì)磁磁通切換永磁(HybridExcitation SwitchedFluxPermanentMagnet,以下簡(jiǎn)稱 HESFPM)電機(jī)。其特征為:實(shí)現(xiàn)了氣隙磁場(chǎng)的可調(diào)節(jié)性，提高了永磁體利用率和功率密度，齒槽轉(zhuǎn)矩小等優(yōu)點(diǎn)；該電機(jī)勵(lì)磁磁勢(shì)和永磁磁勢(shì)并聯(lián)，使得其弱磁能力十分突出。但是，這種電機(jī)同時(shí)存在兩個(gè)磁勢(shì)源，兩者磁通容易相互耦合、相互影響，增大了電磁特性的復(fù)雜性，且存在增大勵(lì)磁損耗、勵(lì)磁電流控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)難度大等弱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提出一種高功率密度的磁通切換型混合永磁記憶電機(jī)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)空載氣隙磁場(chǎng)高效調(diào)節(jié)，提高轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍。
[0009]
【發(fā)明內(nèi)容】
:為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種高功率密度的磁通切換型混合永磁記憶電機(jī)，該電機(jī)包括定子、轉(zhuǎn)子和不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)軸，定子設(shè)在轉(zhuǎn)子外部，轉(zhuǎn)子固定于不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)軸上，為凸極式；
[0010]定子包括定子軛、設(shè)置在定子軛與轉(zhuǎn)子之間的定子鐵心、三相電樞繞組和脈沖繞組，定子軛和釘子鐵心之間有空隙，且分別設(shè)有兩種永磁體共同勵(lì)磁，即鋁鎳鈷永磁和釹鐵硼永磁；
[0011]定子鐵心包括若干首尾相連的定子齒，相鄰的定子齒之間有空隙，該空隙用以放置三相電樞集中繞組，三相電樞集中繞組跨繞在相鄰兩個(gè)定子齒上；矩形釹鐵硼永磁嵌在相鄰定子齒之間；
[0012]定子軛設(shè)有若干沿定子軛內(nèi)表面向轉(zhuǎn)子方向延伸的突出物，該突出物與相鄰定子齒之間的空隙相對(duì)設(shè)置，相鄰的突出物之間設(shè)有空間，鋁鎳鈷永磁體內(nèi)嵌在該空間內(nèi)，且與定子齒相對(duì)設(shè)置，每個(gè)空間內(nèi)設(shè)有兩片鋁鎳鈷永磁體，且相鄰空間的鋁鎳鈷永磁體由第一導(dǎo)磁橋連接；
[0013]相鄰鋁鎳鈷永磁體、定子軛以及定子鐵心的兩條鐵心邊肩角之間設(shè)有空腔，脈沖繞組設(shè)置在該空腔內(nèi)并繞在鋁鎳鈷永磁體之上；鋁鎳鈷永磁體中間設(shè)有第二導(dǎo)磁橋。
[0014]優(yōu)選的，脈沖繞組均為集中繞組，脈沖繞組纏繞在鋁鎳鈷永磁上，脈沖繞組依次首尾串聯(lián)形成單相脈沖繞組，脈沖電流方向形成交替分布。
[0015]有益效果:
[0016]1、整個(gè)電機(jī)整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，空間利用率高，由于電機(jī)采用了定子混合永磁型結(jié)構(gòu)，釹鐵硼和鋁鎳鈷永磁體、脈沖繞組、電樞繞組均置于定子，易于散熱、冷卻。而轉(zhuǎn)子僅充當(dāng)導(dǎo)磁鐵心的作用，相對(duì)于傳統(tǒng)的永磁同步電機(jī)，本發(fā)明采用的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)固，特別適用于聞速運(yùn)打。
[0017]2、本電機(jī)采用的混合永磁的設(shè)置一方面可以保證較高的氣隙磁密，提升電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩能力，另一方面可以實(shí)現(xiàn)氣隙磁場(chǎng)的靈活調(diào)節(jié)，有效提高電機(jī)的恒功率轉(zhuǎn)速范圍。
[0018]3、本電機(jī)采用的的電樞繞組脈沖繞組都采用集中式繞組，有效地降低了端部長(zhǎng)度，削減電機(jī)端部效應(yīng)。且電機(jī)銅耗非常小，提高電機(jī)運(yùn)行效率。
[0019]4、本電機(jī)加載運(yùn)行時(shí)，電樞反應(yīng)的磁路較通過(guò)“U”型定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心閉合，以避免電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)對(duì)矯頑力較低的鋁鎳鈷永磁體產(chǎn)生不可逆退磁等影響，這對(duì)記憶電機(jī)實(shí)現(xiàn)聞效在線調(diào)磁運(yùn)行十分關(guān)鍵。
[0020]5、本電機(jī)能夠隨時(shí)對(duì)鋁鎳鈷永磁體進(jìn)行在線反復(fù)不可逆充去磁，并根據(jù)記錄的充去磁參數(shù)隨時(shí)調(diào)用以滿足運(yùn)行目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)氣隙磁場(chǎng)的在線調(diào)磁，同時(shí)脈沖繞組只在非常短的時(shí)間內(nèi)施加充、去磁電流。因此，相對(duì)于混合勵(lì)磁磁通切換電機(jī),磁通切換永磁記憶電機(jī)具有很小的勵(lì)磁損耗，并且調(diào)速控制系統(tǒng)的復(fù)雜性相對(duì)要小，不存在電勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)和永磁磁勢(shì)相互影響、電機(jī)電磁特性較為復(fù)雜的情況。
[0021]5、本電機(jī)鋁鎳鈷“V”形永磁與切向充磁的釹鐵硼永磁的設(shè)置將形成聚磁效應(yīng)，并使得在弱磁時(shí)，釹鐵硼磁通較大程度地被短路掉，并克服了傳統(tǒng)SFPM電機(jī)端部外沿釹鐵硼磁通漏磁嚴(yán)重的問(wèn)題，以提高永磁體的利用率。
[0022]6、本電機(jī)既具備SFPM電機(jī)永磁磁鏈和反電動(dòng)勢(shì)正弦度高、諧波含量低以及轉(zhuǎn)矩和功率密度相對(duì)于單鋁鎳鈷永磁型電機(jī)要大的特點(diǎn)，也繼承了記憶電機(jī)突出的弱磁擴(kuò)速能力，因此非常適合航空航天、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明的電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，其中箭頭方向表示永磁體充磁方向；
[0024]圖2a為電機(jī)增磁運(yùn)行時(shí)，當(dāng)脈沖磁動(dòng)勢(shì)對(duì)鋁鎳鈷永磁體進(jìn)行正向充磁且轉(zhuǎn)子運(yùn)行到位置A時(shí)，本發(fā)明的電機(jī)磁通路徑圖；
[0025]圖2b為電機(jī)增磁運(yùn)行時(shí)，當(dāng)脈沖磁動(dòng)勢(shì)對(duì)鋁鎳鈷永磁體進(jìn)行正向充磁且轉(zhuǎn)子運(yùn)行到位置B時(shí)，本發(fā)明的電機(jī)磁通路徑圖；
[0026]圖3a為電機(jī)弱磁運(yùn)行時(shí)，當(dāng)脈沖磁動(dòng)勢(shì)對(duì)鋁鎳鈷永磁體進(jìn)行反向去磁且轉(zhuǎn)子運(yùn)行到位置A時(shí)，本發(fā)明的電機(jī)磁通路徑圖；
[0027]圖3b為電機(jī)弱磁運(yùn)行時(shí)，當(dāng)脈沖磁動(dòng)勢(shì)對(duì)鋁鎳鈷永磁體進(jìn)行反向去磁且轉(zhuǎn)子運(yùn)行到位置B時(shí)，本發(fā)明的電機(jī)磁通路徑圖；
[0028]圖中:1定子鐵心、2轉(zhuǎn)子、3鋁鎳鈷永磁體、4釹鐵硼永磁、5三相電樞繞組、6單相脈沖繞組、7脈沖繞組空腔、8導(dǎo)磁橋、9非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)軸、1.1定子軛、1.2 “U”形定子鐵心；圖2至圖3中實(shí)線表示釹鐵硼永磁磁力線及方向，點(diǎn)虛線表示鋁鎳鈷永磁磁力線及方向，長(zhǎng)虛線表示調(diào)磁脈沖電流磁力線及方向。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明專利作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
[0030]本發(fā)明公開(kāi)了一種高功率密度的磁通切換型混合永磁記憶電機(jī)，該電機(jī)包括定子
1、轉(zhuǎn)子2和不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)軸9，定子I設(shè)在轉(zhuǎn)子2外部，轉(zhuǎn)子2固定于不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)軸9上，為凸極式。
[0031]定子包括定子軛1.1、設(shè)置在定子軛1.1與轉(zhuǎn)子之間的定子鐵心1.2、三相電樞繞組5和脈沖繞組6，定子軛1.1和釘子鐵心1.2之間有空隙，且分別設(shè)有兩種永磁體共同勵(lì)磁，即鋁鎳鈷永磁3和釹鐵硼永磁4。
[0032]定子鐵心1.2包括若干首尾相連的定子齒，相鄰的定子齒之間有空隙，該空隙用以放置三相電樞集中繞組5，三相電樞集中繞組5跨繞在相鄰兩個(gè)定子齒上；矩形釹鐵硼永磁4嵌在相鄰定子齒之間。[0033]定子軛1.2設(shè)有若干沿定子軛1.2內(nèi)表面向轉(zhuǎn)子方向延伸的突出物，該突出物與相鄰定子齒之間的空隙相對(duì)設(shè)置，相鄰的突出物之間設(shè)有空間，鋁鎳鈷永磁體3內(nèi)嵌在該空間內(nèi)，且與定子齒相對(duì)設(shè)置，每個(gè)空間內(nèi)設(shè)有兩片鋁鎳鈷永磁體3，且相鄰空間的鋁鎳鈷永磁體3由第一導(dǎo)磁橋7連接。
[0034]相鄰鋁鎳鈷永磁體3、定子軛1.1以及定子鐵心1.2的兩條鐵心邊肩角之間設(shè)有空腔7，脈沖繞組6設(shè)置在該空腔7內(nèi)并繞在鋁鎳鈷永磁體3之上；鋁鎳鈷永磁體3中間設(shè)有第二導(dǎo)磁橋8。
[0035]定子鐵心I內(nèi)設(shè)有兩種不同材料的永磁共同勵(lì)磁，其中釹鐵硼永磁4提供氣隙主磁場(chǎng)，而鋁鎳鈷永磁3呈“V”形聚磁式結(jié)構(gòu)，起到磁場(chǎng)調(diào)節(jié)器的作用。
[0036]增磁時(shí)，即鋁鎳鈷永磁3和釹鐵硼永磁4磁場(chǎng)方向一致時(shí)，在定子內(nèi)部呈聚磁式結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)氣隙主磁通；而弱磁時(shí)，即鋁鎳鈷永磁3和釹鐵硼永磁4磁場(chǎng)在定子內(nèi)部短路，以減弱氣隙主磁通。
[0037]相鄰“U”形定子的導(dǎo)磁鐵心邊和釹鐵硼永磁4構(gòu)成電樞齒以纏繞三相電樞繞組。
[0038]釹鐵硼永磁4沒(méi)有完全填充“U”形定子的導(dǎo)磁鐵心邊間形成的空腔，以形成定子虛槽以實(shí)現(xiàn)提高釹鐵硼永磁4利用率，提升調(diào)磁范圍和減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的目的。
[0039]脈沖繞組6均為集中繞組，脈沖繞組6纏繞在鋁鎳鈷永磁3上，脈沖繞組5依次首尾串聯(lián)形成單相脈沖繞組，脈沖電流方向形成交替分布。所述的兩種永磁體和電樞繞組都安裝在定子，冷卻容易；且轉(zhuǎn)子上既無(wú)永磁體又無(wú)電樞繞組，結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)單，符合車用電機(jī)高速運(yùn)行的要求?！癠”形定子鐵心單元由硅鋼片疊制而成，且各定子鐵心尺寸相同，沖片制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單。
[0040]所述的脈沖繞組為集中繞組，纏繞在永磁體之上，脈沖繞組依次首尾串聯(lián)形成單相脈沖繞組，脈沖電流方向形成交替分布。本電機(jī)通過(guò)施加脈沖電流調(diào)節(jié)徑向充磁的鋁鎳鈷永磁體剩余磁化強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)電機(jī)空載氣隙磁場(chǎng)可調(diào)，提高電機(jī)的弱磁能力和轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍。
[0041]所述的永磁體采取特殊的鋁鎳鈷永磁體，該永磁材料具有矯頑力低、剩磁高的特點(diǎn)，采用鑄造型制造工藝，溫度穩(wěn)定性高。永磁磁勢(shì)與脈沖繞組磁勢(shì)構(gòu)成串聯(lián)磁路。徑向充磁的設(shè)計(jì)能保證施加脈沖電流的磁場(chǎng)能較大程度地對(duì)其進(jìn)行充、去磁，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)可調(diào)，提高電機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍和弱磁能力。
[0042]所述的脈沖繞組空腔采用“倒梯形”的外形；脈沖勵(lì)磁磁力線經(jīng)定子鐵心、鋁鎳鈷永磁體和轉(zhuǎn)子鐵心閉合，較多的轉(zhuǎn)子極數(shù)將盡量減少轉(zhuǎn)子位置對(duì)脈沖繞組充去磁效率的影響，并保證脈沖電流對(duì)鋁鎳鈷永磁體具有較好的調(diào)磁效果。
[0043]本發(fā)明公開(kāi)的一種磁通切換型混合永磁記憶電機(jī)的運(yùn)行原理如下:
[0044]電機(jī)定子繞組里匝鏈的磁通(磁鏈)會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)子的不同位置切換方向，因此會(huì)感應(yīng)出正弦波形、雙極性的反電動(dòng)勢(shì)，轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子繞組中匝鏈的磁通方向呈周期性改變，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。由于定、轉(zhuǎn)子齒形成的凸極效應(yīng)以及定、轉(zhuǎn)子齒數(shù)的不對(duì)等交錯(cuò)特性，磁通切換混合永磁記憶電機(jī)實(shí)質(zhì)上是一種新型磁阻感應(yīng)式永磁電機(jī)。
[0045]最關(guān)鍵的是，磁通切換型混合永磁記憶電機(jī)的脈沖繞組在平時(shí)正常運(yùn)行處于開(kāi)路狀態(tài)，由釹鐵硼和鋁鎳鈷永磁體共同提供氣隙磁場(chǎng)，避免了勵(lì)磁損耗，通過(guò)施加脈沖電流產(chǎn)生磁場(chǎng)對(duì)鋁鎳鈷永磁體增、去磁以調(diào)節(jié)氣隙磁場(chǎng)大小。當(dāng)鋁鎳鈷永磁體與釹鐵硼永磁磁通方向一致時(shí)，鋁鎳鈷永磁產(chǎn)生的磁通將釹鐵硼永磁磁通推向氣隙，從而達(dá)成增磁的目的；而當(dāng)鋁鎳鈷永磁體與釹鐵硼永磁磁通方向相反時(shí)，兩者磁通在定子鐵心內(nèi)部形成回路，即釹鐵硼永磁將被鋁鎳鈷永磁大量短路使得氣隙磁場(chǎng)磁通密度降低，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)運(yùn)行時(shí)弱磁增速的效果，并且拓寬電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的恒功率運(yùn)行范圍。
[0046]如附圖1所示，本發(fā)明一種高功率密度的磁通切換型混合永磁記憶電機(jī)，其特征在于:定子I設(shè)在轉(zhuǎn)子2外部，轉(zhuǎn)子2固定于不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)軸9上，為凸極式；
[0047]定子包括“U”形定子鐵心1.2、三相電樞繞組5、脈沖繞組6和定子軛1.1組成，且內(nèi)設(shè)有兩種永磁體共同勵(lì)磁，即3鋁鎳鈷永磁和4釹鐵硼永磁；其中每個(gè)定子單元中的鋁鎳鈷永磁體3呈兩片式“V”形排列，內(nèi)嵌在定子鐵心里，并將其分為定子軛1.1和“U”形定子鐵心1.2兩部分，兩部分由“V”形永磁體兩側(cè)邊中部形成的導(dǎo)磁橋8連接；而矩形4釹鐵硼永磁嵌在相鄰“U”形定子鐵心1.2之間；“U”形定子鐵心1.2內(nèi)部的空腔用以放置三相電樞集中繞組5，三相電樞集中繞組5跨繞在相鄰兩個(gè)“U”形定子鐵心單元1.2的兩條鐵心邊與沿周向充磁的4釹鐵硼永磁構(gòu)成的三明治式電樞齒上；
[0048]相鄰鋁鎳鈷永磁體3、定子軛1.1以及“U”形定子鐵心單元I的兩條鐵心邊肩角之間設(shè)有空腔7，脈沖繞組6設(shè)置在該空腔7內(nèi)并繞在永磁體之上；兩片鋁鎳鈷永磁體3中間設(shè)有導(dǎo)磁橋8，以達(dá)到較好的弱磁效果。
[0049]由于脈沖繞組5施加的是瞬時(shí)電流脈沖，產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)磁場(chǎng)，故脈沖磁勢(shì)不會(huì)明顯影響氣隙磁場(chǎng)，氣隙磁場(chǎng)主要由釹鐵硼永磁4提供，而鋁鎳鈷永磁體3起到將釹鐵硼永磁4產(chǎn)生的磁通推向氣隙發(fā)揮聚磁增磁作用，或者在定子鐵心內(nèi)部將釹鐵硼永磁4產(chǎn)生的磁通短路起到弱磁增速作用。實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)所需的調(diào)磁系數(shù)，適當(dāng)選取永磁體的徑向厚度，以達(dá)到氣隙磁場(chǎng)的最優(yōu)化在線調(diào)節(jié)。
[0050]具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)該電機(jī)的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合要求低速大轉(zhuǎn)矩，如電動(dòng)汽車起動(dòng)爬坡，風(fēng)力發(fā)電等場(chǎng)合時(shí)，可以通過(guò)脈沖調(diào)磁繞組對(duì)鋁鎳鈷永磁進(jìn)行充磁以增大電機(jī)的出力(如圖2a和2b所示)；另一方面，當(dāng)應(yīng)用場(chǎng)合為高速低轉(zhuǎn)矩場(chǎng)合，如洗衣機(jī)的加速甩干，電動(dòng)汽車的高速巡航，可以通過(guò)施加去磁電流脈沖讓鋁鎳鈷永磁發(fā)生反向去磁以短路釹鐵硼永磁(如圖3a和3b所示)，使得氣隙磁通減弱達(dá)到“弱磁增速”的效果。
[0051]本發(fā)明的分析同樣適用于外轉(zhuǎn)子磁通切換型混合永磁記憶電機(jī)，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:本電機(jī)的轉(zhuǎn)子可以采用斜槽方式，有利于提高反電動(dòng)勢(shì)的正弦性，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)位置傳感器運(yùn)行。
[0052]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種高功率密度的磁通切換型混合永磁記憶電機(jī)，該電機(jī)包括定子(I)、轉(zhuǎn)子(2)和不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)軸(9)，其特征在于:定子(I)設(shè)在轉(zhuǎn)子(2)外部，轉(zhuǎn)子(2)固定于不導(dǎo)磁轉(zhuǎn)軸(9)上，為凸極式； 定子包括定子軛(1.1)、設(shè)置在定子軛(1.1)與轉(zhuǎn)子之間的定子鐵心(1.2)、三相電樞繞組(5)和脈沖繞組(6)，定子軛(1.1)和釘子鐵心(1.2)之間有空隙，且中分別設(shè)有兩種永磁體共同勵(lì)磁，即鋁鎳鈷永磁(3)和釹鐵硼永磁(4)； 定子鐵心(1.2)包括若干首尾相連的定子齒，相鄰的定子齒之間有空隙，該空隙用以放置三相電樞集中繞組(5)，三相電樞集中繞組(5)跨繞在相鄰兩個(gè)定子齒上；矩形釹鐵硼永磁(4)嵌在相鄰定子齒之間； 定子軛(1.2)設(shè)有若干沿定子軛(1.2)內(nèi)表面向轉(zhuǎn)子方向延伸的突出物，該突出物與相鄰定子齒之間的空隙相對(duì)設(shè)置，相鄰的突出物之間設(shè)有空間，鋁鎳鈷永磁體(3)內(nèi)嵌在該空間內(nèi)，且與定子齒相對(duì)設(shè)置，每個(gè)空間內(nèi)設(shè)有兩片鋁鎳鈷永磁體(3)，且相鄰空間的鋁鎳鈷永磁體(3)由第一導(dǎo)磁橋(7)連接； 相鄰鋁鎳鈷永磁體(3)、定子軛(1.1)以及定子鐵心(1.2)的兩條鐵心邊肩角之間設(shè)有空腔(7)，脈沖繞組(6)設(shè)置在該空腔(7)內(nèi)并繞在鋁鎳鈷永磁體(3)之上；鋁鎳鈷永磁體(3)中間設(shè)有第二導(dǎo)磁橋(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率密度的磁通切換型混合永磁記憶電機(jī)，其特征在于:脈沖繞組(6)均為集 中繞組，脈沖繞組(6)纏繞在鋁鎳鈷永磁(3)上，脈沖繞組(5)依次首尾串聯(lián)形成單相脈沖繞組，脈沖電流方向形成交替分布。
【文檔編號(hào)】H02K21/44GK103973062SQ201410241364
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】林鶴云, 陽(yáng)輝, 房淑華, 黃允凱 申請(qǐng)人:東南大學(xué)