一種軸向磁場(chǎng)定子分割式磁通切換型記憶電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種軸向磁場(chǎng)定子分割式磁通切換型記憶電機(jī)，該記憶電機(jī)包括第一轉(zhuǎn)子（41）、第二轉(zhuǎn)子（42）、設(shè)置在第一轉(zhuǎn)子（41）和第二轉(zhuǎn)子（42）之間的定子（1）、用于將定子（1）、第一轉(zhuǎn)子（41）和第二轉(zhuǎn)子（42）的同軸安裝的安裝軸；定子（1）包括定子鐵心（2）、若干永磁體（3）、三相電樞繞組（5）和單相脈沖繞組（6），定子鐵心（2）包括結(jié)構(gòu)相同且同軸相對(duì)設(shè)置的第一定子鐵心（21）和第二定子鐵心（22）；定子鐵心（2）包括定子軛（2.1）和定子齒（2.2）。本發(fā)明提高電機(jī)的功率密度，而同時(shí)具備較寬的轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍，且空載氣隙磁場(chǎng)可調(diào)。
【專利說明】一種軸向磁場(chǎng)定子分割式磁通切換型記憶電機(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)，具體來(lái)說，涉及一種軸向磁場(chǎng)定子分割式磁通切換型記憶電機(jī)。
【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)。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)。
[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。
[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)的正弦度極高等優(yōu)點(diǎn)，與轉(zhuǎn)子永磁型電機(jī)相比，SFPM電機(jī)還具有安裝簡(jiǎn)單、散熱性良好、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、適于高速運(yùn)行等優(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；其次還存在漏磁問題，永磁體利用率不高，導(dǎo)致電磁兼容問題。
[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)。[0008]另一方面，軸向磁場(chǎng)電機(jī)由于其高轉(zhuǎn)矩密度和高效率特別適合有大轉(zhuǎn)矩需求的直驅(qū)場(chǎng)合的新能源領(lǐng)域，但是傳統(tǒng)軸向電機(jī)無(wú)槽解雇其磁負(fù)荷小，且永磁體均安裝在轉(zhuǎn)子上，不易冷卻，且容易產(chǎn)生較大的渦流損耗，制約了電機(jī)性能的進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明目的:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種軸向磁場(chǎng)定子分割式磁通切換型記憶電機(jī)，該永磁記憶電機(jī)可以提高電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度，并拓寬轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍，實(shí)現(xiàn)空載氣隙磁場(chǎng)可調(diào)。
[0010]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種軸向磁場(chǎng)定子分割式磁通切換型記憶電機(jī)，該記憶電機(jī)包括第一轉(zhuǎn)子、第二轉(zhuǎn)子、設(shè)置在第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子之間的定子、用于將定子、第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子的同軸安裝的安裝軸；
[0011]定子包括定子鐵心、若干永磁體、三相電樞繞組和單相脈沖繞組，定子鐵心包括結(jié)構(gòu)相同且同軸相對(duì)設(shè)置的第一定子鐵心和第二定子鐵心；
[0012]定子鐵心包括定子軛、自定子軛分別向第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子中心方向凸出的定子齒，定子鐵心由若干獨(dú)立的定子鐵心塊環(huán)繞構(gòu)成；
[0013]永磁體嵌在軸向?qū)ΨQ的第一定子鐵心和第二定子鐵心之間，且永磁體沿定子鐵心的中心為圓心的半徑方向均勻分布，永磁體個(gè)數(shù)與定子鐵心片的數(shù)量相等；永磁體軸向充磁，且相鄰的兩個(gè)永磁體的充磁方向相反；
[0014]三相電樞繞組跨繞在相鄰的定子齒上，脈沖繞組匝繞在永磁體上；
[0015]第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子采用結(jié)構(gòu)相同的盤式結(jié)構(gòu)，每個(gè)轉(zhuǎn)子包括帶有通孔的轉(zhuǎn)子軛和凸極轉(zhuǎn)子鐵心，凸極轉(zhuǎn)子鐵心沿轉(zhuǎn)子半徑徑向均勻分布并固定嵌在轉(zhuǎn)子軛的內(nèi)表面；
[0016]凸極轉(zhuǎn)子極均勻分布在轉(zhuǎn)子軛內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子圓盤表面，其數(shù)量隊(duì)和定子齒的數(shù)量Ns
滿足
【權(quán)利要求】
1.一種軸向磁場(chǎng)定子分割式磁通切換型記憶電機(jī),其特征在于:該記憶電機(jī)包括第一轉(zhuǎn)子(41)、第二轉(zhuǎn)子(42)、設(shè)置在第一轉(zhuǎn)子(41)和第二轉(zhuǎn)子(42)之間的定子(I)、用于將定子(I)、第一轉(zhuǎn)子(41)和第二轉(zhuǎn)子(42)的同軸安裝的安裝軸； 定子(I)包括定子鐵心(2)、若干永磁體(3)、三相電樞繞組(5)和單相脈沖繞組(6)，定子鐵心(2)包括結(jié)構(gòu)相同且同軸相對(duì)設(shè)置的第一定子鐵心(21)和第二定子鐵心(22); 定子鐵心(2)包括定子軛(2.1)、自定子軛(2.1)分別向第一轉(zhuǎn)子(41)和第二轉(zhuǎn)子(42)中心方向凸出的定子齒(2.2)，定子鐵心(2)由若干獨(dú)立的定子鐵心塊環(huán)繞構(gòu)成； 永磁體(3)嵌在軸向?qū)ΨQ的第一定子鐵心(21)和第二定子鐵心(22)之間，且永磁體(3)沿定子鐵心的中心為圓心的半徑方向均勻分布，永磁體(3)個(gè)數(shù)與定子鐵心片的數(shù)量相等；永磁體(3)軸向充磁，且相鄰的兩個(gè)永磁體(3)的充磁方向相反； 三相電樞繞組(5)跨繞在相鄰的定子齒(2.2)上，脈沖繞組(6)匝繞在永磁體(2.1)上； 第一轉(zhuǎn)子(41)和第二轉(zhuǎn)子(42)采用結(jié)構(gòu)相同的盤式結(jié)構(gòu)，每個(gè)轉(zhuǎn)子包括帶有通孔的轉(zhuǎn)子軛(8)和凸極轉(zhuǎn)子鐵心(7)，凸極轉(zhuǎn)子鐵心(7)沿轉(zhuǎn)子半徑徑向均勻分布并固定嵌在轉(zhuǎn)子軛(8 )的內(nèi)表面； 凸極轉(zhuǎn)子極(7)均勻分布在轉(zhuǎn)子軛(8)內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子(4)圓盤表面，其數(shù)量凡和定子齒(2.2)的數(shù)量Ns滿足-
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向磁場(chǎng)定子分割式磁通切換型記憶電機(jī)，其特征在于:所述的定子鐵心(2)呈C型背靠背結(jié)構(gòu)，由2NS個(gè)定子齒(2.2)和2NS個(gè)定子軛(2.1) 一起拼裝成圓柱狀，且定子鐵心(2)由硅鋼片制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向磁場(chǎng)定子分割式磁通切換型記憶電機(jī)，其特征在于:所述的永磁體(3 )由鋁鎳鈷永磁材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向磁場(chǎng)定子分割式磁通切換型記憶電機(jī)，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)子軛圓盤(8)和轉(zhuǎn)子極(7)均由導(dǎo)磁材料硅鋼片卷繞制成。
【文檔編號(hào)】H02K16/00GK103715848SQ201310463648
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】林鶴云, 陽(yáng)輝, 董劍寧, 壯而行, 房淑華, 黃允凱 申請(qǐng)人:東南大學(xué)