一種雙定子軸向磁場磁通切換型混合永磁記憶電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種雙定子軸向磁場磁通切換型混合永磁記憶電機。
【背景技術(shù)】
[0002]永磁同步電機由于其高功率密度、高效率、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，在工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。但由于永磁材料自身的特點的限制，傳統(tǒng)永磁電機存在氣隙磁場難以調(diào)節(jié)、難以實現(xiàn)寬調(diào)速范圍的問題。隨著永磁材料和永磁電機的發(fā)展，越來越多的家用電器和電動汽車采用永磁電機驅(qū)動，這些裝置中的電機一般變速運行，其低速低轉(zhuǎn)矩運行時，鐵耗較大，而高速運行時，由于逆變器電壓限制，一般采用弱磁控制，銅耗較大。為了降低永磁電機的損耗，提高電機效率，傳統(tǒng)永磁電機的設(shè)計思路是提高電機運行在額定點的效率。但是此類電機由于變速運行，并不總是運行于額定點，即最高效率區(qū)，因此傳統(tǒng)的設(shè)計存在一定局限性。傳統(tǒng)永磁電機為了保證電機性能的穩(wěn)定性，永磁體要有一定的抗去磁能力，要求永磁體在正常的工作范圍內(nèi)和惡劣的工作環(huán)境下不會產(chǎn)生不可逆退磁。這就意味著永磁體的厚度要足夠厚以抵抗電樞繞組產(chǎn)生的去磁磁動勢。因此傳統(tǒng)永磁電機設(shè)計時其結(jié)構(gòu)使得永磁體不能被重新磁化，一經(jīng)充磁在電機的使用壽命期間，將一直保持其磁化狀態(tài)。
[0003]2001年德國學(xué)者Vlado Ostovic提出了記憶電機的概念，記憶電機又稱變磁通電機，采用低矯頑力的永磁體如鋁鎳鈷永磁體或釤鈷永磁體。所謂記憶電機是永磁的磁化狀態(tài)能夠根據(jù)負(fù)載和轉(zhuǎn)速，通過直流磁化電流或者直軸電樞電流在線調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)氣隙磁場，使得電機高效率運行。并不像傳統(tǒng)的永磁電機弱磁運行時需要施加持續(xù)的直軸電流，由于所采用的永磁材料的特性，施加短時的脈沖電流即可改變永磁體的磁化狀態(tài)，方便的調(diào)節(jié)氣隙磁場。
[0004]軸向磁場磁通切換電機，定子和轉(zhuǎn)子采用雙凸極結(jié)構(gòu)，永磁體和電樞繞組都置于定子上，轉(zhuǎn)子上既無繞組也無永磁體，機構(gòu)非常簡單。近年來得到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)磁通切換電機雙凸極結(jié)構(gòu)使得齒槽轉(zhuǎn)矩較大，轉(zhuǎn)矩性能較差。磁通切換電機采用定子永磁結(jié)構(gòu)，作為永磁電機同樣存在氣隙磁場難以調(diào)節(jié)的問題。當(dāng)電機低速低轉(zhuǎn)矩運行時，電機鐵耗較大；當(dāng)電機高速運行時，傳統(tǒng)的方法采用直軸去磁電流或者單獨的弱磁繞組來維持弱磁運行，跟其他類型的永磁電機一樣，存在較大弱磁損耗的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種雙定子軸向磁場磁通切換型混合永磁記憶電機，可以根據(jù)負(fù)載和轉(zhuǎn)速通過直流磁化繞組在線調(diào)節(jié)低矯頑力永磁體的磁化狀態(tài)以調(diào)節(jié)氣隙磁場，此混合永磁記憶電機具有較高轉(zhuǎn)矩密度和較大的恒功率運行區(qū)間，同時恒功率運行具有有較高的效率。
[0006]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種雙定子軸向磁場磁通切換型混合永磁記憶電機，包括第一定子1、第二定子2和轉(zhuǎn)子3 ;所述第一定子1、第二定子2和轉(zhuǎn)子3均采用凸極，并且兩個定子的結(jié)構(gòu)相同，位置相對設(shè)置；所述轉(zhuǎn)子3同軸設(shè)置在兩個定子之間；
[0008]所述定子包括6η個U型導(dǎo)磁鐵心5，6η個U型導(dǎo)磁鐵心5均勾布置形成圓環(huán)形，U型導(dǎo)磁鐵心5的開口朝向轉(zhuǎn)子3，相鄰兩個U型導(dǎo)磁鐵心5之間存在間隙；將間隙沿軸向分為兩段區(qū)間，永磁體緊鄰U型導(dǎo)磁鐵心5嵌放于靠近定子軛的一段區(qū)間；第一定子I中的所有間隙設(shè)置高矯頑力永磁體釹鐵硼6，第二定子2中的所有間隙設(shè)置低矯頑力永磁體鋁鎳鈷7 ;相鄰兩個U型導(dǎo)磁鐵心5齒部構(gòu)成一個定子齒，每個U型導(dǎo)磁鐵心5的凹槽構(gòu)成一個定子槽10 ;，將靠近轉(zhuǎn)子的一段區(qū)間稱為直流磁化線圈槽11，環(huán)繞每一個U型導(dǎo)磁鐵心5纏繞一組直流磁化線圈8，并且其直流磁化線圈8位于一個U型導(dǎo)磁鐵心5兩側(cè)的兩個直流磁化線圈槽11，6η組直流磁化線圈8串聯(lián)或并聯(lián)形成直流磁化繞組，同一直流磁化線圈槽11內(nèi)的直流磁化線圈8邊中的電流流向相同，相鄰兩個直流磁化線圈槽11內(nèi)的直流磁化線圈8邊中的電流流向相反；環(huán)繞每個定子齒纏繞一組集中繞組線圈9，并且集中繞組線圈9穿過相鄰兩個定子槽10，6η組集中繞組線圈(9)分成三組，同相集中繞組線圈9串聯(lián)，形成三相電樞繞組；
[0009]同一定子上，永磁體沿周向充磁，相鄰永磁體充磁方向相反，不同定子上，相對應(yīng)位置上永磁體充磁方向和所述定子上永磁體充磁方向相反。
[0010]所述轉(zhuǎn)子3包括一個非導(dǎo)磁圓環(huán)12和5η個轉(zhuǎn)子齒4，5η個轉(zhuǎn)子齒4均勻布置在非導(dǎo)磁圓環(huán)12的周側(cè)形成圓環(huán)形，相鄰轉(zhuǎn)子齒4之間存在間隙。
[0011]進一步的，所述高矯頑力永磁體6采用釹鐵硼永磁體，所述低矯頑力永磁體7采用鋁鎳鈷永磁體或釤鈷永磁體；所述轉(zhuǎn)子齒4由硅鋼片疊壓而成。
[0012]有益效果:本發(fā)明提供的軸向磁場磁通切換型記憶電機，具有如下優(yōu)勢:1、電機單獨設(shè)置直流磁化繞組，不需電樞繞組兼做磁化繞組，通過施加直流磁化脈沖改變低矯頑力永磁體的磁化狀態(tài)，調(diào)節(jié)氣隙磁場；2、采用高矯頑力和低矯頑力永磁體混合勵磁，使得電機能夠保持較高的功率密度；3、低矯頑力永磁體的存在使得氣隙磁場連續(xù)可調(diào)，使得電機有較大的運行范圍和較高的效率；4、通過施加磁化脈沖，改變永磁體的磁化狀態(tài)，脈沖結(jié)束后永磁體可維持此磁化狀態(tài)，也即記憶此磁化狀態(tài)，因此不需要施加持續(xù)的去磁電流，弱磁損耗小。
【附圖說明】
[0013]圖1為雙定子軸向磁場磁通切換型混合永磁記憶電機結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為轉(zhuǎn)子在圖示位置時低矯頑力永磁體正向飽和磁化時磁通路徑圖，箭頭大小代表磁通的幅值；
[0015]圖3為轉(zhuǎn)子在圖示位置時低矯頑力永磁體部分磁化時磁通路徑圖，箭頭大小代表磁通的幅值；
[0016]其中:第一定子1、第二定子2、轉(zhuǎn)子3、轉(zhuǎn)子齒4、U型定子鐵心5、低矯頑力永磁體6、高矯頑力永磁體7、直流磁化線圈8、交流集中繞組線圈9、定子槽10、直流磁化線圈槽11、非導(dǎo)磁圓環(huán)12。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0018]如圖1所不為一種雙定子軸向磁場磁通切換型混合永磁記憶電機，包括第一定子
1、第二定子2和轉(zhuǎn)子3 ;第一定子1、第二定子2