增磁式內(nèi)置u型可調(diào)磁通電機(jī)的制作方法
【專利摘要】增磁式內(nèi)置U型可調(diào)磁通電機(jī)，屬于永磁電機(jī)領(lǐng)域，本發(fā)明為解決弱磁式可調(diào)磁通電機(jī)在高負(fù)載運(yùn)行時易發(fā)生鋁鎳鈷永磁不可控退磁的問題。本發(fā)明包括定子鐵心、電樞繞組，轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)軸、p個U型永磁體槽、p個釹鐵硼磁極、2p個鋁鎳鈷磁極和p個交軸磁障，p為偶數(shù)，轉(zhuǎn)子鐵心上沿電機(jī)周向交替均勻布置p個U型永磁體槽和p個交軸磁障，U型永磁體槽與交軸磁障均沿軸向貫穿整個轉(zhuǎn)子鐵心，U型永磁體槽開口朝向定子鐵心，每個U型永磁體槽由兩個U型支路矩形槽與一個底部矩形槽連通構(gòu)成，每個U型永磁體槽中均設(shè)置一塊釹鐵硼磁極和兩塊鋁鎳鈷磁極，釹鐵硼磁極設(shè)置在U型永磁體槽的底部矩形槽中，鋁鎳鈷磁極設(shè)置在U型永磁體槽兩側(cè)U型支路矩形槽中。
【專利說明】
増磁式內(nèi)置U型可調(diào)磁通電機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于永磁電機(jī)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]為了克服傳統(tǒng)稀土永磁電機(jī)在弱磁擴(kuò)速運(yùn)行時，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)計時往往交軸電抗Lq大于直軸電抗Ld，電機(jī)在高負(fù)載運(yùn)行時，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，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，這同樣會使低矯頑力鋁鎳鈷永磁在電機(jī)高負(fù)載運(yùn)行時發(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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]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)行時易發(fā)生鋁鎳鈷永磁不可控退磁的問題，同時降低在線準(zhǔn)確調(diào)節(jié)鋁鎳鈷永磁磁化強(qiáng)度的難度，提供了一種同時采用鋁鎳鈷永磁和釹鐵硼永磁、內(nèi)置U型磁極、交軸電抗Lq小于直軸電抗Ld，即增磁式可調(diào)磁通電機(jī)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0005]所述增磁式內(nèi)置U型可調(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；
[0006]還包括P個U型永磁體槽、P個釹鐵硼磁極、2p個鋁鎳鈷磁極和P個交軸磁障，P為偶數(shù)，轉(zhuǎn)子鐵心上沿電機(jī)周向交替均勾布置P個U型永磁體槽和P個交軸磁障，U型永磁體槽與交軸磁障均沿軸向貫穿整個轉(zhuǎn)子鐵心，U型永磁體槽開口朝向定子鐵心，每個U型永磁體槽由兩個U型支路矩形槽與一個底部矩形槽連通構(gòu)成，每個U型永磁體槽中均設(shè)置一塊釹鐵硼磁極和兩塊鋁鎳鈷磁極，釹鐵硼磁極設(shè)置在U型永磁體槽的底部矩形槽中，鋁鎳鈷磁極設(shè)置在U型永磁體槽兩側(cè)U型支路矩形槽中。
[0007]優(yōu)選的，交軸磁障按以下四種方案中的任意一種進(jìn)行設(shè)計:
[0008]交軸磁障為一系列沿徑向布置且分離的橢圓形槽，該系列橢圓形槽的尺寸由外向內(nèi)逐漸減小。
[0009]交軸磁障為沿徑向布置的長條形、兩端圓滑的槽。
[0010]交軸磁障為mXn個沿徑向布置的且分離的橢圓形槽陣列，每一行橢圓形槽的間距由外向內(nèi)逐漸減小，m，η為正整數(shù)。
[0011 ]交軸磁障為m X η個沿徑向布置的且分離的圓形槽陣列，每一行圓形槽的間距由外向內(nèi)逐漸減小。
[0012]優(yōu)選的方案為:釹鐵硼磁極充磁方向垂直于底部矩形槽，且其充磁方向沿電機(jī)周向交替為N、S極，鋁鎳鈷磁極充磁方向同時朝向U型永磁體槽內(nèi)部或U型永磁體槽外部。
[0013]優(yōu)選的方案為:還包括2p個磁橋，在每個U型永磁體槽兩端口處均設(shè)置有磁橋。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0015]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；同時，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】
[0016]圖1是實(shí)施例1所述增磁式內(nèi)置U型可調(diào)磁通電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是實(shí)施例2所述增磁式內(nèi)置U型可調(diào)磁通電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是實(shí)施例3所述增磁式內(nèi)置U型可調(diào)磁通電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]!一定子鐵心；2—電樞繞組;3—轉(zhuǎn)子鐵心;4一U型永磁體槽;5—釹鐵硼磁極;6—招銀鈷磁極;7一磁橋;8一交軸磁障;9一轉(zhuǎn)軸。
【具體實(shí)施方式】
[0020]【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U型可調(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I內(nèi)部，電樞繞組2設(shè)置在定子鐵心I上；
[0021]還包括P個U型永磁體槽4、p個釹鐵硼磁極5、2p個鋁鎳鈷磁極6和P個交軸磁障8，p為偶數(shù)，轉(zhuǎn)子鐵心3上沿電機(jī)周向交替均勻布置P個U型永磁體槽4和P個交軸磁障8，U型永磁體槽4與交軸磁障8均沿軸向貫穿整個轉(zhuǎn)子鐵心3，U型永磁體槽4開口朝向定子鐵心I，每個U型永磁體槽4由兩個U型支路矩形槽與一個底部矩形槽連通構(gòu)成，每個U型永磁體槽4中均設(shè)置一塊釹鐵硼磁極5和兩塊鋁鎳鈷磁極6，釹鐵硼磁極5設(shè)置在U型永磁體槽4的底部矩形槽中，鋁鎳鈷磁極6設(shè)置在U型永磁體槽4兩側(cè)U型支路矩形槽中。
[0022]釹鐵硼磁極5充磁方向垂直于底部矩形槽，為徑向充磁，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，同一U型永磁體槽內(nèi)的鋁鎳鈷磁極6其充磁方向可能同時朝向U型永磁體槽4內(nèi)部或U型永磁體槽4外部。U型永磁體槽4兩側(cè)具有尺寸合適的磁橋7，磁橋7長度和寬度需同時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，即兩個相鄰U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，其形式包括沿徑向的長條形槽或一系列沿徑向布置，且分離的橢圓形槽等多種形式，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。
[0023]下面給出三種具體實(shí)施例。
[0024]實(shí)施例1:
[0025]結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，增磁式內(nèi)置U型可調(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I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U型永磁體槽4、釹鐵硼磁極5、鋁鎳鈷磁極6、磁橋7和交軸磁障8，轉(zhuǎn)子沿周向交替均勾布置U型永磁體槽4和交軸磁障8，U型永磁體槽4與交軸磁障8均沿軸向貫穿整個電機(jī)，U型永磁體槽開口朝向定子，每個U型永磁體槽4由兩個兩側(cè)矩形槽與一個底部矩形槽構(gòu)成，每個U型永磁體槽4中均設(shè)置一塊釹鐵硼磁極5和兩塊鋁鎳鈷磁極6，釹鐵硼磁極5設(shè)置在U型永磁體槽4底部，鋁鎳鈷磁極6設(shè)置在U型永磁體槽4兩側(cè)。釹鐵硼磁極5充磁方向垂直于底部矩形槽，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，同一U型永磁體槽內(nèi)的鋁鎳鈷磁極6其充磁方向可能同時朝向U型永磁體槽4內(nèi)部或U型永磁體槽4外部。U型永磁體槽4兩側(cè)具有尺寸合適的磁橋7，磁橋長度和磁橋?qū)挾刃柰瑫r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，每組交軸磁障8為一系列沿電機(jī)徑向布置，且分離的橢圓形槽，橢圓形槽的尺寸沿轉(zhuǎn)子半徑方向減小，其內(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。
[0026]實(shí)施例2:
[0027]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為沿電機(jī)徑向布置的長條形、兩端圓滑的槽，其內(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。
[0028]實(shí)施例3:
[0029]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由4行3列(m= 4，η=3)圓形槽構(gòu)成，每行各圓形槽的間距沿轉(zhuǎn)子半徑方向減小，本實(shí)施方式僅為舉例說明，圓形槽的行數(shù)和列數(shù)并非局限于此，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，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。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.增磁式內(nèi)置U型可調(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(I)內(nèi)部，電樞繞組(2)設(shè)置在定子鐵心⑴上； 其特征在于:還包括P個U型永磁體槽(4)、P個釹鐵硼磁極(5)、2p個鋁鎳鈷磁極(6)和P個交軸磁障(8)，p為偶數(shù)，轉(zhuǎn)子鐵心(3)上沿電機(jī)周向交替均勻布置P個U型永磁體槽(4)和P個交軸磁障(8)，U型永磁體槽(4)與交軸磁障(8)均沿軸向貫穿整個轉(zhuǎn)子鐵心(3)，U型永磁體槽(4)開口朝向定子鐵心(I)，每個U型永磁體槽(4)由兩個U型支路矩形槽與一個底部矩形槽連通構(gòu)成，每個U型永磁體槽(4)中均設(shè)置一塊釹鐵硼磁極(5)和兩塊鋁鎳鈷磁極(6)，釹鐵硼磁極(5)設(shè)置在U型永磁體槽(4)的底部矩形槽中，鋁鎳鈷磁極(6)設(shè)置在U型永磁體槽(4)兩側(cè)U型支路矩形槽中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增磁式內(nèi)置U型可調(diào)磁通電機(jī)，其特征在于，釹鐵硼磁極(5)充磁方向垂直于底部矩形槽，且其充磁方向沿電機(jī)周向交替為N、S極，鋁鎳鈷磁極(6)充磁方向同時朝向U型永磁體槽(4)內(nèi)部或U型永磁體槽(4)外部。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增磁式內(nèi)置U型可調(diào)磁通電機(jī)，其特征在于，還包括2p個磁橋(7)，在每個U型永磁體槽(4)兩端口處均設(shè)置有磁橋(7)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增磁式內(nèi)置U型可調(diào)磁通電機(jī)，其特征在于，交軸磁障(8)為一系列沿徑向布置且分離的橢圓形槽，該系列橢圓形槽的尺寸由外向內(nèi)逐漸減小。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增磁式內(nèi)置U型可調(diào)磁通電機(jī)，其特征在于，交軸磁障(8)為沿徑向布置的長條形、兩端圓滑的槽。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增磁式內(nèi)置U型可調(diào)磁通電機(jī)，其特征在于，交軸磁障(8)為mXn個沿徑向布置的且分離的橢圓形槽陣列，每一行橢圓形槽的間距由外向內(nèi)逐漸減小，m，η為正整數(shù)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增磁式內(nèi)置U型可調(diào)磁通電機(jī)，其特征在于，交軸磁障(8)為mX η個沿徑向布置的且分離的圓形槽陣列，每一行圓形槽的間距由外向內(nèi)逐漸減小，m，η為正整數(shù)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增磁式內(nèi)置U型可調(diào)磁通電機(jī)，其特征在于，交軸磁障(8)的內(nèi)部由環(huán)氧樹脂或碳纖維材料填充。
【文檔編號】H02K21/02GK106026585SQ201610620400
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年8月1日
【發(fā)明人】鄭萍, 張書寬, 隋義, 王偉男, 王明嶠, 田孟嬌
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)