本發(fā)明屬于永磁電機(jī)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

為了克服傳統(tǒng)稀土永磁電機(jī)在弱磁擴(kuò)速運(yùn)行時(shí)，電樞電流直軸分量增加、交軸分量減小帶來的銅損耗升高、電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩下降較快等問題，一種采用低矯頑力鋁鎳鈷永磁的可調(diào)磁通記憶電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，電機(jī)運(yùn)行時(shí)通過施加直軸充、去磁脈沖電流調(diào)節(jié)永磁電機(jī)的氣隙磁通密度，從而擴(kuò)大電機(jī)的調(diào)速范圍。然而，該類電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)往往交軸電抗Lq大于直軸電抗Ld，電機(jī)在高負(fù)載運(yùn)行時(shí)，需要負(fù)的直軸電流分量產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩從而增加電機(jī)的輸出能力，由于負(fù)的直軸電流分量為去磁性質(zhì)，因此該類電機(jī)被稱為弱磁式內(nèi)置永磁電機(jī)，該去磁性質(zhì)的直軸電流分量易造成低矯頑力鋁鎳鈷永磁的不可控退磁，同時(shí)，較大的Lq造成較強(qiáng)的交軸電樞反應(yīng)，這進(jìn)一步造成磁路飽和、磁阻升高、永磁體工作點(diǎn)降低，這同樣會(huì)使低矯頑力鋁鎳鈷永磁在電機(jī)高負(fù)載運(yùn)行時(shí)發(fā)生不可控退磁，鋁鎳鈷永磁的這種不可控退磁增加了在線準(zhǔn)確調(diào)節(jié)其磁化強(qiáng)度的難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是為了解決弱磁式可調(diào)磁通電機(jī)在高負(fù)載運(yùn)行時(shí)易發(fā)生鋁鎳鈷永磁不可控退磁的問題，同時(shí)降低在線準(zhǔn)確調(diào)節(jié)鋁鎳鈷永磁磁化強(qiáng)度的難度，提供了一種同時(shí)采用鋁鎳鈷永磁和釹鐵硼永磁、內(nèi)置切向式磁極、交軸電抗Lq小于直軸電抗Ld，即增磁式可調(diào)磁通電機(jī)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

所述增磁式內(nèi)置切向可調(diào)磁通電機(jī)，包括定子鐵心、電樞繞組，轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸；轉(zhuǎn)子鐵心固定在轉(zhuǎn)軸上，并位于定子鐵心內(nèi)部，電樞繞組設(shè)置在定子鐵心上；

還包括切向永磁體槽、p個(gè)釹鐵硼磁極、p個(gè)鋁鎳鈷磁極和p個(gè)交軸磁障，p為偶數(shù)，轉(zhuǎn)子鐵心上沿電機(jī)周向均勻布置p個(gè)切向永磁體槽和p個(gè)交軸磁障，且每個(gè)交軸磁障均為以一個(gè)切向永磁體槽為中心的鏡像對稱結(jié)構(gòu)；切向永磁體槽與交軸磁障均沿軸向貫穿整個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心，每個(gè)切向永磁體槽中均設(shè)置一塊釹鐵硼磁極和一塊鋁鎳鈷磁極，釹鐵硼磁極設(shè)置在切向永磁體槽中靠近轉(zhuǎn)子內(nèi)圓位置，鋁鎳鈷磁極設(shè)置在切向永磁體槽中靠近轉(zhuǎn)子外圓位置。

優(yōu)選的，交軸磁障按以下三種方案中的任意一種進(jìn)行設(shè)計(jì)：

交軸磁障為m個(gè)沿徑向布置且分離的圓弧型槽，該m個(gè)圓弧型槽的長度沿轉(zhuǎn)子半徑方向由外向內(nèi)逐漸增大，且以切向永磁體槽為對稱線，對稱布置在切向永磁體槽兩側(cè)，m為正整數(shù)。

交軸磁障為一系列沿徑向布置的圓形槽陣列，該陣列為多條圓弧結(jié)構(gòu)構(gòu)成，每條圓弧結(jié)構(gòu)設(shè)置有多個(gè)圓形槽，每條圓弧結(jié)構(gòu)中圓形槽的數(shù)量沿轉(zhuǎn)子半徑方向由外到內(nèi)逐漸增多，多條圓弧結(jié)構(gòu)以切向永磁體槽為對稱線，對稱布置在切向永磁體槽兩側(cè)。

交軸磁障為2m個(gè)沿徑向布置且分離的直線型槽，以切向永磁體槽為對稱線，對稱布置在切向永磁體槽兩側(cè)，且對稱位置的兩條直線型槽構(gòu)成V型結(jié)構(gòu)，直線型槽的長度沿轉(zhuǎn)子半徑方向由外向內(nèi)逐漸增大。

優(yōu)選的方案為：釹鐵硼磁極充磁方向垂直于切向永磁體槽，且其充磁方向沿電機(jī)周向交替為N、S極，p個(gè)鋁鎳鈷磁極充磁方向與同一切向永磁體槽中的釹鐵硼磁極充磁方向同時(shí)相同或同時(shí)相反。

優(yōu)選的方案為：還包括p個(gè)磁橋，在每個(gè)切向永磁體槽靠近轉(zhuǎn)軸處設(shè)置有磁橋。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

在傳統(tǒng)可調(diào)磁通電機(jī)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明在電機(jī)交軸磁路上設(shè)置了一系列磁障，使電機(jī)的交軸電抗小于直軸電抗，因此該類電機(jī)由正的電樞電流直軸分量產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩，這降低了鋁鎳鈷永磁不可控退磁的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，電機(jī)交軸電抗較小，交軸電樞反應(yīng)不易使磁路飽和，這進(jìn)一步降低了鋁鎳鈷永磁不可控退磁的可能性，對于采用低矯頑力鋁鎳鈷永磁的可調(diào)磁通電機(jī)，保證鋁鎳鈷永磁磁化程度的穩(wěn)定可控性是至關(guān)重要的；此外，本發(fā)明所述電機(jī)同時(shí)采用釹鐵硼永磁與鋁鎳鈷永磁，彌補(bǔ)了鋁鎳鈷永磁剩磁較低的不足，可以通過直軸充、去磁脈沖電流來改變鋁鎳鈷永磁的磁化狀態(tài)，從而達(dá)到改變氣隙磁通，擴(kuò)大電機(jī)調(diào)速范圍的目的。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1所述增磁式內(nèi)置切向可調(diào)磁通電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實(shí)施例2所述增磁式內(nèi)置切向可調(diào)磁通電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是實(shí)施例3所述增磁式內(nèi)置切向可調(diào)磁通電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。

1—定子鐵心；2—電樞繞組；3—轉(zhuǎn)子鐵心；4—切向永磁體槽；5—釹鐵硼磁極；6—鋁鎳鈷磁極；7—磁橋；8—交軸磁障；9—轉(zhuǎn)軸。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：下面結(jié)合圖1至圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述增磁式內(nèi)置切向可調(diào)磁通電機(jī)包括定子鐵心1、電樞繞組2，轉(zhuǎn)子鐵心3和轉(zhuǎn)軸9；轉(zhuǎn)子鐵心3固定在轉(zhuǎn)軸9上，并位于定子鐵心1內(nèi)部，電樞繞組2設(shè)置在定子鐵心1上；

還包括切向永磁體槽4、p個(gè)釹鐵硼磁極5、p個(gè)鋁鎳鈷磁極6和p個(gè)交軸磁障8，p為偶數(shù)，轉(zhuǎn)子鐵心3上沿電機(jī)周向均勻布置p個(gè)切向永磁體槽4和p個(gè)交軸磁障8，且每個(gè)交軸磁障8均為以一個(gè)切向永磁體槽4為中心的鏡像對稱結(jié)構(gòu)；切向永磁體槽4與交軸磁障8均沿軸向貫穿整個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心3，每個(gè)切向永磁體槽4中均設(shè)置一塊釹鐵硼磁極5和一塊鋁鎳鈷磁極6，釹鐵硼磁極5設(shè)置在切向永磁體槽4中靠近轉(zhuǎn)子內(nèi)圓位置，鋁鎳鈷磁極6設(shè)置在切向永磁體槽4中靠近轉(zhuǎn)子外圓位置。

釹鐵硼磁極5充磁方向垂直于切向永磁體槽4，即充磁方向?yàn)榍邢?，且釹鐵硼磁極5充磁方向沿電機(jī)周向交替為N、S極，鋁鎳鈷磁極6充磁方向受到電樞直軸充、去磁脈沖電流的控制，在電機(jī)運(yùn)行過程中，其充磁方向可能與同一切向永磁體槽4內(nèi)的釹鐵硼磁極6充磁方向相同或相反。切向永磁體槽4靠近轉(zhuǎn)軸處具有尺寸合適的磁橋7，磁橋7長度和寬度需同時(shí)兼顧限制永磁磁極漏磁和保障轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度。在電機(jī)交軸方向，即兩個(gè)相鄰一字型永磁體槽4中間，設(shè)置一系列可縮小交軸磁通路徑、降低交軸電抗的交軸磁障8，其形式包括一系列沿徑向布置的圓弧型槽或一系列沿徑向布置，且分離的圓形槽等多種形式，為保障轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度，交軸磁障8內(nèi)可由環(huán)氧樹脂、碳纖維等非導(dǎo)磁、非導(dǎo)電材料填充。

下面給出三種具體實(shí)施例。

實(shí)施例1：

結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，增磁式內(nèi)置切向可調(diào)磁通電機(jī)包括定子、轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸，本發(fā)明所述定子包括定子鐵心1和電樞繞組2，電樞繞組2布置在定子鐵心槽中，轉(zhuǎn)軸9由鑄鋼件制成，定子和轉(zhuǎn)軸9與常規(guī)永磁同步電機(jī)相同；轉(zhuǎn)子包括切向永磁體槽4、釹鐵硼磁極5、鋁鎳鈷磁極6、磁橋7和交軸磁障8，轉(zhuǎn)子沿周向交替均勻布置切向永磁體槽4和交軸磁障8，切向永磁體槽4與交軸磁障8均沿軸向貫穿整個(gè)電機(jī)，每個(gè)切向永磁體槽4中均設(shè)置一塊釹鐵硼磁極5和一塊鋁鎳鈷磁極6，釹鐵硼磁極5設(shè)置在切向永磁體槽4中靠近轉(zhuǎn)子內(nèi)圓位置，鋁鎳鈷磁極6設(shè)置在切向永磁體槽4中靠近轉(zhuǎn)子外圓位置。釹鐵硼磁極5充磁方向垂直于切向永磁體槽4，且其充磁方向沿電機(jī)周向交替為N、S極，鋁鎳鈷磁極6充磁方向受到電樞直軸充、去磁脈沖電流的控制，在電機(jī)運(yùn)行過程中，其充磁方向可能與同一切向永磁體槽4內(nèi)的釹鐵硼磁極6充磁方向相同或相反。切向永磁體槽4靠近轉(zhuǎn)軸處具有尺寸合適的磁橋7，磁橋長度和磁橋?qū)挾刃柰瑫r(shí)兼顧限制永磁磁極漏磁和保障轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度。在電機(jī)交軸方向，即兩個(gè)相鄰切向永磁體槽4中間，設(shè)置一系列可縮小交軸磁通路徑、降低交軸電抗的交軸磁障8，每組交軸磁障8為m個(gè)沿徑向布置且分離的圓弧型槽，該m個(gè)圓弧型槽的長度沿轉(zhuǎn)子半徑方向由外向內(nèi)逐漸增大，且以切向永磁體槽4為對稱線，對稱布置在切向永磁體槽4兩側(cè)，圓弧形磁障的內(nèi)部可由環(huán)氧樹脂、碳纖維等非導(dǎo)磁、非導(dǎo)電材料填充。

實(shí)施例2：

結(jié)合圖2說明，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：所述交軸磁障8為一系列沿徑向布置的圓形槽陣列，該陣列為多條圓弧結(jié)構(gòu)形成，每條圓弧結(jié)構(gòu)設(shè)置有多個(gè)圓形槽，每條圓弧結(jié)構(gòu)中圓形槽的數(shù)量沿轉(zhuǎn)子半徑方向由外到內(nèi)逐漸增多，多條圓弧結(jié)構(gòu)以切向永磁體槽4為對稱線，對稱布置在切向永磁體槽4兩側(cè)，圓形槽的數(shù)量可在兼顧轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度與減小電機(jī)交軸磁通路徑的基礎(chǔ)上靈活設(shè)計(jì)，圓形磁障的內(nèi)部也可由環(huán)氧樹脂、碳纖維等非導(dǎo)磁、非導(dǎo)電材料填充。

實(shí)施例3：

結(jié)合圖3說明，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：所述交軸磁障8為2m個(gè)沿徑向布置且分離的直線型槽，以切向永磁體槽4為對稱線，對稱布置在切向永磁體槽4兩側(cè)，且對稱位置的兩條直線型槽構(gòu)成V型結(jié)構(gòu)，直線型槽的長度沿轉(zhuǎn)子半徑方向由外向內(nèi)逐漸增大，直線型磁障的內(nèi)部可由環(huán)氧樹脂、碳纖維等非導(dǎo)磁、非導(dǎo)電材料填充。