一種定子永磁型混合勵磁游標電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及到永磁游標電機，特別是定子永磁型混合勵磁游標電機，適用于風力發(fā)電和電動汽車，屬于新型電機制造的技術領域。
【背景技術】
[0002]永磁游標電機是基于基本的磁齒輪磁場調(diào)制效應工作的一種新型特種電機，可以將高轉(zhuǎn)速的電樞繞組產(chǎn)生的電樞磁場經(jīng)過調(diào)制與低轉(zhuǎn)速的永磁體旋轉(zhuǎn)磁場相匹配。因而，具有大轉(zhuǎn)矩密度的特點，非常適合于需要大轉(zhuǎn)矩的軌道交通、船舶推進和電動汽車應用場合。然而傳統(tǒng)的永磁游標電機的永磁體是位于電機的轉(zhuǎn)子上，不僅使得轉(zhuǎn)子的結(jié)構變得較為復雜降低了機械強度，同時在電機運行時，旋轉(zhuǎn)的永磁體的溫度也難于管理和控制，增加了永磁體受熱去磁的風險。
[0003]另一方面，與傳統(tǒng)的永磁電機類似，永磁游標電機制成之后，其氣隙磁場難以調(diào)節(jié)，進而使得電機的調(diào)速范圍受到限制，針對這一問題，文獻IEEE Transact1non Magnetics，47 (10):4238-4241，2011 (A novel flux-controllable vernierpermanent-magnet machine)提出了一種轉(zhuǎn)子永磁型混合勵磁游標電機。通過引入額外的勵磁繞組，該電機的調(diào)速范圍確實擴大了，但是值得注意的是，該電機的永磁體的位于轉(zhuǎn)子上，永磁體的溫升問題仍然沒有得到有效解決，同時，更為重要的是由于采用的是表貼式的永磁體，有效磁通路徑上的磁阻很大，需要加入很大的勵磁電流才能達到滿意的調(diào)節(jié)效果，這樣不僅降低了勵磁繞組對電機磁場調(diào)節(jié)的效率，而且會大大增加勵磁繞組上的銅耗，降低了電機的效率。中國發(fā)明專利申請?zhí)?01410257708.5公開了一種基于磁齒輪的轉(zhuǎn)子凸極式混合勵磁電機，其永磁體被安放在定子上解決了轉(zhuǎn)子永磁型游標電機的永磁體溫升的問題?？墒撬碾姌旋X上仍然采用的是表貼式的永磁體，致使勵磁繞組的調(diào)磁效果和效率受到限制，除此以外，在該電機中針對每一塊永磁體都需要加入一套勵磁繞組，而在游標電機中永磁體的極數(shù)往往是比較高的，這無疑就需要增加定子的齒數(shù)和與之對應的勵磁繞組的數(shù)目。這樣一來不僅增加了勵磁繞組的銅耗，同時加大了電機繞組下線的難度，進而降低了電機的槽滿率和功率密度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有混合勵磁游標電機的不足，提出一種定子永磁型混合勵磁游標電機，將永磁體放置在定子上，可以方便的對永磁體和繞組的溫升進行管理。同時采用V型的永磁體陣列，降低了勵磁繞組的產(chǎn)生的有效磁通路徑上的磁阻，使得電機勵磁繞組的調(diào)磁效率大大提升，進一步擴大了電機的調(diào)速范圍。同時，利用V型的永磁體陣列產(chǎn)生的聚磁效應，增強了電機中的有效永磁磁通，相比于傳統(tǒng)的表貼式的游標電機，該電機的功率密度又得到了一定程度上的提升。
[0005]具體地說，本發(fā)明是采取以下的技術方案來實現(xiàn)的:
[0006]一種定子永磁型混合勵磁游標電機，包括轉(zhuǎn)子和定子；所述定子上包括電樞齒、電樞繞組、勵磁繞組、永磁體，每個定子的電樞齒上分別繞有一套集中式的勵磁繞組，電樞繞組放置在定子槽中，每個定子的外周齒部設有至少一個V型的永磁體槽，所述永磁體安放在V型的永磁體槽內(nèi)；所述轉(zhuǎn)子為等齒寬的凸極結(jié)構，包含有若干轉(zhuǎn)子凸極，轉(zhuǎn)子與定子之間為氣隙。
[0007]作為本發(fā)明的進一步改進，所述永磁體的極對數(shù)Ps，電樞繞組極對數(shù)Pw，轉(zhuǎn)子凸極數(shù)Nr,三者滿足關系:Pw = I Nr-Ps |。
[0008]作為本發(fā)明的進一步改進，所述電樞繞組選取集中式或者分布式的繞制方式。
[0009]作為本發(fā)明的進一步改進，所述轉(zhuǎn)子采用直槽或者斜槽結(jié)構。
[0010]作為本發(fā)明的進一步改進，所述定子和轉(zhuǎn)子部分由具有高磁導率的硅鋼片疊壓制成。
[0011]作為本發(fā)明的進一步改進，所述永磁體選用銣鐵硼或者鐵氧體永磁材料。
[0012]由上述技術方案得到本發(fā)明具有以下有益效果:
[0013]I)本發(fā)明中的永磁體和繞組均位于定子上，方便了對本發(fā)明電機的溫度進行管理，降低了永磁體受熱發(fā)生不可逆退磁的風險，提高了電機的可靠性。
[0014]2)本發(fā)明采用V型的永磁體陣列，一方面由于其聚磁效應，使得本發(fā)明的有效永磁磁通大大增加，提升了電機的功率密度。另一方面采用V型的永磁體陣列，減小了有效磁通路徑上的磁阻，使得勵磁繞組的調(diào)節(jié)效果大大提高，提高了其對電機磁場進行調(diào)節(jié)的效率，擴大了電機的調(diào)速范圍，減小了勵磁繞組上的銅耗，提高了電機的效率。
[0015]3)本發(fā)明中的永磁體和繞組均為于定子上，而轉(zhuǎn)子的結(jié)構簡單且堅固，可以省去中間的傳動環(huán)節(jié)，直接與運動部件相連，提高了系統(tǒng)的效率。
[0016]4)本發(fā)明可以方便地對勵磁、電樞繞組匝數(shù)，電流大小進行協(xié)調(diào)控制，對電機進行效率優(yōu)化，實現(xiàn)最優(yōu)效率，適合于需要大范圍變速運行的應用場合。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實施例電機的結(jié)構示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明實施例電機的定子電樞齒齒部放大圖；
[0019]圖3為本發(fā)明實施例電機在永磁體單獨作用時磁通分布圖；
[0020]圖4為本發(fā)明實施例電機在永磁體和勵磁繞組共同作用時磁通分布圖；
[0021]圖5為本發(fā)明實施例電機在不同勵磁工況下的A相電樞繞組磁鏈波形圖；
[0022]圖6為本發(fā)明實施例電機在不同勵磁工況下的A相電樞繞組反電勢波形圖；
[0023]圖7為本發(fā)明實施例電機與傳統(tǒng)混合勵磁游標電機的調(diào)節(jié)反電勢幅值的對比圖。
[0024]圖中標號名稱:1-轉(zhuǎn)子；2-定子；3_電樞繞組；4_勵磁繞組；5_電樞齒；6-永磁體；7_轉(zhuǎn)子凸極；8_永磁體槽。
【具體實施方式】
[0025]下面以一個具體的三相電機，參照附圖，對本發(fā)明電機的結(jié)構特點和有益效果進行詳細描述。
[0026]如圖1-2所示，本發(fā)明公開了定子永磁型混合勵磁游標電機，包括轉(zhuǎn)子I和定子2，定子上包含有電樞繞組3、勵磁繞組4和永磁體6。轉(zhuǎn)子I和定子2均由高磁導率的硅鋼片疊壓制成，其中轉(zhuǎn)子I為等齒寬的凸極結(jié)構，包含有若干凸極7，轉(zhuǎn)子I與定子2之間為氣隙。定子2中包含電樞齒5，每個電樞齒上分別繞有一套集中式的勵磁繞組4。電樞繞組3可以按照具體的要求采用集中或分布式的連接方