自弱磁復(fù)合磁通切換永磁電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自弱磁復(fù)合磁通切換永磁電機，擁有兩個定子，兩個轉(zhuǎn)子，兩套多相電樞繞組，永磁體和隔磁環(huán)。一方面，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子上不含永磁體和任何勵磁繞組，因此該電機擁有結(jié)構(gòu)堅固的特點；另一方面，內(nèi)、外兩個定子上安裝有永磁體和電樞繞組并通過隔磁環(huán)連接。在結(jié)構(gòu)上保留了永磁式磁通切換電機魯棒性好、適于高速運行的優(yōu)勢。無需額外增加勵磁繞組，通過調(diào)整內(nèi)、外定子之間的相對角度就可以實現(xiàn)電機弱磁，保證了該電機具有較大的調(diào)速范圍，特別適合于要求體積小調(diào)速范圍大的場合，能夠?qū)崿F(xiàn)恒功率區(qū)的寬調(diào)速功能。
【專利說明】自弱磁復(fù)合磁通切換永磁電機
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)電子無級變速與自弱磁調(diào)速運行的電機，屬于電機制造領(lǐng)域。
[0003]

【背景技術(shù)】
[0004]隨著世界能源的不斷衰竭，采用新能源汽車取代傳統(tǒng)燃油汽車成為全世界的共識。目前國際上主要研究的新能源汽車主要有三種，即純電動汽車、燃料電池汽車和混合動力汽車，其中前兩者因為技術(shù)不成熟、行駛里程不足或經(jīng)濟成本高昂而在商用、家用乘用車領(lǐng)域難以大范圍推廣?；旌蟿恿ζ噭t因其技術(shù)成熟，續(xù)航里程長而被廣泛關(guān)注并得到了最為普及的應(yīng)用。
[0005]有效實現(xiàn)混合動力汽車基本功能的關(guān)鍵技術(shù)之一是研發(fā)高性能的電子無級調(diào)速器(Electrical-Continuous Variable Transmiss1n,以下簡稱 E-CVT)系統(tǒng)。E-CVT 系統(tǒng)作為一種具有機械功率分配的能量傳遞系統(tǒng)，其突出優(yōu)點是能夠使發(fā)動機在全程范圍內(nèi)運行在最佳燃油經(jīng)濟線，從而有效提高整車效率。E-CVT系統(tǒng)的核心部件是其功率分配裝置，保證發(fā)動機運行于最佳區(qū)域，從而實現(xiàn)混合動力汽車傳動系統(tǒng)的綜合最優(yōu)控制。根據(jù)是否采用機械齒輪，可將現(xiàn)有上市混合動力汽車的E-CVT系統(tǒng)以及國內(nèi)外專家學(xué)者廣泛關(guān)注的E-CVT系統(tǒng)分為兩大類:一類是采用機械齒輪(行星齒輪)的E-CVT系統(tǒng)，另一類為沒有齒輪嚙合的無齒輪E-CVT系統(tǒng)。
[0006]盡管行星齒輪結(jié)構(gòu)較好地解決了發(fā)動機功率分配以及驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的合成問題，然而，和所有機械齒輪一樣，行星齒輪存在著傳輸損耗和齒輪噪聲的缺點，而且必須人為定期地給齒輪施加潤滑劑加以維護。為了解決這種復(fù)合機械結(jié)構(gòu)所存在的弊端，國內(nèi)外研究人員嘗試采用由一個雙轉(zhuǎn)子電機來替代行星齒輪結(jié)構(gòu)，即通過無接觸的電磁力(電磁轉(zhuǎn)矩)作用，以實現(xiàn)能量的集中與分配以及車速的自由調(diào)節(jié)，即采用電氣聯(lián)結(jié)方式克服上述問題。然而，這種基于雙轉(zhuǎn)子電機實現(xiàn)電氣聯(lián)結(jié)的電子無級調(diào)速系統(tǒng)在克服行星齒輪缺點的同時也產(chǎn)生了一個新的問題:系統(tǒng)中所采用的雙轉(zhuǎn)子電機必需通過滑環(huán)和碳制電刷實現(xiàn)轉(zhuǎn)子中的電能傳遞。而眾所周知，滑環(huán)和碳制電刷將產(chǎn)生額外的損耗，而且需要定期維護。
[0007]不同于改良的思想，近年來出現(xiàn)了一種全新的電子無級調(diào)速系統(tǒng)概念(2012 I0274466.1)，既不需要行星齒輪，也不需要滑環(huán)和碳制電刷。這套系統(tǒng)不僅可以從本質(zhì)上解決現(xiàn)在所有以行星齒輪方式聯(lián)結(jié)的電子無級調(diào)速系統(tǒng)的缺點，而且也可以避免已有的基于滑環(huán)和電刷的電氣聯(lián)結(jié)電子無級調(diào)速系統(tǒng)的缺點。然而，作為新能源汽車用電子無級調(diào)速系統(tǒng)，往往要求與車輪傳動系統(tǒng)相連的低速轉(zhuǎn)子具有較大的轉(zhuǎn)矩輸出能力，而與發(fā)動機相連的高速轉(zhuǎn)子具有較為寬廣的恒功率調(diào)速性能。以2008款雷克薩斯LS600h汽車驅(qū)動電機為例，其調(diào)速范圍為(Tl0230rpm，額定轉(zhuǎn)矩輸出為200Nm，最大峰值轉(zhuǎn)矩為300Nm。而要實現(xiàn)上述目標的電子無級調(diào)速系統(tǒng)，需要同時具備較強的恒轉(zhuǎn)矩輸出能力和較廣的恒功率調(diào)速范圍。而專利(2012 I 0274466.1)之中所提復(fù)合型磁通切換永磁電機本質(zhì)上屬于一種由定子永磁型無刷同步電機組成的復(fù)合電機系統(tǒng)，很難同時上述大轉(zhuǎn)矩與寬調(diào)速的性能要求。
[0008]因此，本發(fā)明提出了一種新型自弱磁復(fù)合磁通切換無刷電機系統(tǒng)，在能夠?qū)崿F(xiàn)功率分配的基礎(chǔ)之上，同時滿足大轉(zhuǎn)矩與寬調(diào)速的性能需求。既具備電子無級調(diào)速性能，同時實現(xiàn)了無刷化，且還具有較強的自弱磁能力，無需借助傳統(tǒng)恒功率區(qū)弱磁調(diào)速算法即可實現(xiàn)外電機氣隙磁場的自我調(diào)節(jié)。
[0009]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]技術(shù)問題:本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)堅固、工作模式多樣化、具有較強轉(zhuǎn)矩輸出能力和較高功率密度的具有自弱磁能力的復(fù)合磁通切換永磁無刷電機。
技術(shù)方案:本發(fā)明的自弱磁復(fù)合磁通切換永磁電機，由具有相同定子齒數(shù)與轉(zhuǎn)子齒數(shù)的內(nèi)轉(zhuǎn)子磁通切換永磁電機和外轉(zhuǎn)子磁通切換永磁電機復(fù)合而成,包括位于中心的內(nèi)轉(zhuǎn)子、從內(nèi)至外依次環(huán)繞在內(nèi)轉(zhuǎn)子外側(cè)的內(nèi)定子、隔磁環(huán)、外定子和外轉(zhuǎn)子；所述內(nèi)定子和外定子的每個定子齒中均嵌入一塊永磁體，相鄰兩個定子齒中的兩塊永磁體極性交錯分布，即呈NS-SN分布，永磁體磁極方向呈切向分布。
[0011]本發(fā)明電機的優(yōu)選方案中，外定子為導(dǎo)磁鐵心和鑲嵌于外定子齒正中間的外定子永磁體拼裝而成。
[0012]本發(fā)明電機的優(yōu)選方案中，內(nèi)定子為導(dǎo)磁鐵心和鑲嵌于內(nèi)定子齒正中間的內(nèi)定子永磁體拼裝而成。
[0013]本發(fā)明電機的優(yōu)選方案中，外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子上既無永磁體也無繞組，轉(zhuǎn)子為適合于無刷直流運行的直槽或者適合于無刷交流運行的斜槽。
[0014]本發(fā)明電機的優(yōu)選方案中，隔磁環(huán)固定安裝，隔磁環(huán)和外定子之間，以及隔磁環(huán)和內(nèi)定子之間均通過滑環(huán)或滾珠安裝連接，內(nèi)定子和外定子之間的相對位置能夠通過相對于隔磁環(huán)的轉(zhuǎn)動而變換。
[0015]本發(fā)明電機中，內(nèi)定子和外定子通過隔磁環(huán)隔離。
[0016]本發(fā)明電機包括內(nèi)電機、外電機、隔磁環(huán)三大部分，其中:內(nèi)、外電機采用同心式結(jié)構(gòu)，內(nèi)電機置于內(nèi)部，外電機置于外部，內(nèi)外電機之間通過隔磁環(huán)隔離；內(nèi)電機包括:內(nèi)轉(zhuǎn)子、內(nèi)定子；外電機包括:外轉(zhuǎn)子、外定子。內(nèi)定子和外定子齒數(shù)相同，內(nèi)定子和外定子的每個定子齒中間嵌入永磁體，永磁體充磁磁極方向呈切向分布；相鄰定子齒中的永磁體極性呈交錯分布，即第一個定子齒中永磁體極性分布若為N-S，則與之相鄰的定子齒中永磁體極性為S-N，依次交錯分布于內(nèi)、外定子齒中。因此，若定子齒數(shù)為及，則一共有2/^塊永磁體嵌入定子齒，其中內(nèi)定子有及塊，外定子有及塊。內(nèi)、外定子之間通過隔磁環(huán)隔離，同時由于內(nèi)、外定子與隔磁環(huán)通過滑環(huán)或滾珠鏈接，所以內(nèi)、外定子之間可以產(chǎn)生相對旋轉(zhuǎn)。若定義永磁體極性相同的內(nèi)定子齒和外定子齒之間偏差角度為，則初始位置為U。，終止位置為〃_=360° /4。三相集中式電樞繞組的各組成線圈均橫跨于一個定子齒上，其中，》相集中電樞繞組一共有Ps個集中式電樞線圈以》相的順序依次交替分布，每相由PJm個電樞線圈組成，屬于同相的各個線圈空間彼此相差咐3607/^(空間機械角度)。為滿足繞組互補性以改善每相永磁磁鏈和空載感應(yīng)電勢的正弦度，組成一相的及加個電樞線圈必須按照如下的方式連接:空間機械角度相差《*36074的兩個線圈必須串聯(lián)組成一個線圈組，而(2?)個電樞線圈組之間則可以根據(jù)性能需求串聯(lián)、并聯(lián)或者串并混聯(lián)(線圈組數(shù)為偶數(shù)，且大于或等于4)。若以一臺內(nèi)、外定子均12個槽，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子均10個齒(極)的三相自弱磁復(fù)合磁通切換電機為例，每相電樞繞組一共由四個集中式電樞線圈組成，其中第一、第二集中式電樞線圈空間相差90° (機械角度)，為了繞組互補性必須要串聯(lián)組成第一線圈組。而分別與第一線圈、第二線圈徑向相對的第三線圈、第四線圈徑向相對亦空間相差90°機械角度，必須要串聯(lián)組成第二線圈組。第一線圈組與第二線圈組之間可以串聯(lián)或者并聯(lián)組成A相電樞繞組；與此相似，第五、第六集中電樞線圈與第七、第八集中電樞線圈徑向相對(空間相差90°)，順序串連后組成B相電樞繞組；第九、第十集中電樞線圈與第i^一、第十二集中電樞線圈徑向相對(空間相差90°)，順序串連后組成C相電樞繞組；對于組成A相的4個電樞繞組線圈而言，第一、第二集中線圈和第三、第四集中線圈在任何轉(zhuǎn)子位置，其繞組中匝鏈的永磁磁鏈數(shù)量相同、方向相反，故需要反向串連組成A相，對B、C兩相情況類似，對于組成B相的4個電樞繞組線圈而言，第五、第六集中線圈和第七、第八集中線圈在任何轉(zhuǎn)子位置，其繞組中匝鏈的永磁磁鏈數(shù)量相同、方向相反，故需要反向串連組成B相，對于組成C相的4個電樞繞組線圈而言，第九、第十集中線圈和第十一、第十二集中線圈在任何轉(zhuǎn)子位置，其繞組中匝鏈的永磁磁鏈數(shù)量相同、方向相反，故需要反向串連組成C相。內(nèi)、外定子都由導(dǎo)磁鐵心和永磁體拼接而成。內(nèi)、外轉(zhuǎn)子均為直槽或斜槽轉(zhuǎn)子(為進一步改善磁鏈和感應(yīng)電勢正弦度)，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子上既無永磁體也無繞組。永磁體可以為鐵氧體、釤鈷或者釹鐵硼等其他類型永磁材料。隔磁環(huán)為非導(dǎo)電非導(dǎo)磁材料。內(nèi)、外轉(zhuǎn)子鐵心均由硅鋼片沖壓而成，內(nèi)轉(zhuǎn)子置于內(nèi)定子中，外轉(zhuǎn)子套在外定子外部，即內(nèi)定子和內(nèi)轉(zhuǎn)子組成一個內(nèi)轉(zhuǎn)子的磁通切換永磁電機，外定子和外轉(zhuǎn)子組成一個外轉(zhuǎn)子的磁通切換永磁電機。
[0017]自弱磁復(fù)合磁通切換電機在電樞繞組不通電流時,一個定子齒被永磁體分為兩部分，當轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中與這兩部分分別對齊時，永磁體所產(chǎn)生的永磁磁通匝鏈到各個定子集中式電樞線圈的方向就會相反，從而產(chǎn)生“磁通切換”效應(yīng)，導(dǎo)致每相電樞繞組中所匝鏈的永磁磁鏈為雙極性，產(chǎn)生交變空載感應(yīng)電勢。電機作電動運行時，電機內(nèi)部稱合著永磁磁場和電樞磁場。由永磁體的固有特性可知，在沒有外在激勵源的條件下，在轉(zhuǎn)子位置固定時,永磁磁場所產(chǎn)生的氣隙磁通密度不變，因此由永磁磁場感應(yīng)出的每相空載感應(yīng)電勢也不變。而永磁電機的空載感應(yīng)電勢與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速成正比，在直流母線電壓為固定值的驅(qū)動調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速受到限制，從而影響了電機在恒功率運行模式下的高速性能。本發(fā)明的關(guān)鍵之處在于，無需通過調(diào)節(jié)電樞電流的直軸分量，直接通過改變內(nèi)、外相同磁極方向的定子齒之間的相對角度，使得內(nèi)、外定子齒之間的永磁體磁鏈產(chǎn)生部分耦合，從而達到外電機弱磁增速效果。
[0018]如圖1所示，當永磁體極性相同的對應(yīng)外定子齒與內(nèi)定子齒之間偏差β sro=0。時，內(nèi)、外定子永磁體間磁I禹合程度最小，所對應(yīng)的內(nèi)、夕卜定子齒中的永磁體間漏磁最小，此時外電機處于最大永磁磁鏈模式；如圖2所示，當永磁體極性相同的對應(yīng)內(nèi)定子齒和外定子齒偏差K3。時，內(nèi)、外定子齒中的永磁體間會發(fā)生耦合并產(chǎn)生部分閉合磁鏈回路，此時內(nèi)、外定子齒中的永磁體間存在漏磁，從而削弱匝鏈到電樞線圈中的有效永磁磁鏈，進而達到弱磁效果；如圖3所示，當永磁體極性相同的對應(yīng)內(nèi)定子齒和外定子齒偏差為〃sro=30°時，由于極性相反的永磁體間距離最小，此時永磁體漏磁情況最為嚴重，外電機弱磁效果最佳?？梢?，不同的轉(zhuǎn)子位置所對應(yīng)的永磁磁鏈耦合程度不同，因此可實現(xiàn)不同程度的弱磁；具體轉(zhuǎn)子位置所對應(yīng)的弱磁要求可根據(jù)實際運行情況進行離線或者在線動態(tài)調(diào)節(jié)。
[0019]本發(fā)明電機可以在不額外增加體積和勵磁線圈的情況下，通過合理改變內(nèi)、外兩個電機定子齒之間的相對角度實現(xiàn)有效弱磁，從而提升電機各項性能，包括減少定位力矩、提高恒功率最高運行轉(zhuǎn)速、拓寬調(diào)速范圍等。與現(xiàn)有的復(fù)合磁通切換電機相比，其結(jié)構(gòu)創(chuàng)新之處在于隔磁環(huán)固定安裝，隔磁環(huán)和外定子之間，以及隔磁環(huán)和內(nèi)定子之間均通過滑環(huán)或滾珠安裝連接，內(nèi)定子和外定子之間的相對位置能夠通過相對于隔磁環(huán)的轉(zhuǎn)動而變換。
有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
1.與傳統(tǒng)復(fù)合磁通切換永磁電機相比，自弱磁復(fù)合磁通切換電機仍由內(nèi)電機、外電機以及隔磁環(huán)組成，在結(jié)構(gòu)上保留了普通復(fù)合磁通切換永磁電機結(jié)構(gòu)堅固、工作模式多樣化的優(yōu)點；
2.與傳統(tǒng)復(fù)合磁通切換永磁電機相比，自弱磁復(fù)合磁通切換電機中的內(nèi)電機和外電機都為磁通切換電機，在性能上保留了永磁無刷電機轉(zhuǎn)矩出力大、功率密度高、效率高的優(yōu)勢；
3.與傳統(tǒng)復(fù)合磁通切換永磁電機相比，自弱磁復(fù)合磁通切換電機中的外電機和內(nèi)電機與隔磁環(huán)的連接方式由固定連接變?yōu)榭赊D(zhuǎn)動鏈接，除增加內(nèi)電機、外電機與隔磁環(huán)連接處的滑環(huán)或滾珠外，不需要額外增加任何部件，節(jié)約成本；
4.與傳統(tǒng)復(fù)合磁通切換永磁電機相比，自弱磁復(fù)合磁通切換電機中的電樞繞組依然采用集中式線圈，端部較短；
5.與傳統(tǒng)復(fù)合磁通切換永磁電機相比，自弱磁復(fù)合磁通切換電機仍可根據(jù)不同性能需求，靈活調(diào)節(jié)定轉(zhuǎn)子齒槽配合或采用直槽、斜槽轉(zhuǎn)子直槽或者斜槽，從而獲得梯形波或者正弦波的每相空載感應(yīng)電勢；
6.與傳統(tǒng)復(fù)合磁通切換永磁電機相比，自弱磁復(fù)合磁通切換電機通過改變相應(yīng)內(nèi)、夕卜定子齒之間的相對位置即可改變永磁體間的耦合情況，從而取得不同的外電機弱磁效果，可操作性強，調(diào)速范圍寬。
[0020]7.自弱磁復(fù)合磁通切換電機在調(diào)磁過程中，對內(nèi)電機磁鏈影響極小，內(nèi)電機磁鏈幾乎保持不變，能夠保證內(nèi)電機發(fā)電運行時的功率輸出。
[0021]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1所示為一臺永磁體極性相同、內(nèi)外定子齒偏差角度〃 _=0°的三相定子12槽/轉(zhuǎn)子10極自弱磁復(fù)合磁通切換永磁電機結(jié)構(gòu),對應(yīng)的每相繞組永磁磁鏈與空載感應(yīng)電勢最大。
[0023]圖2所示將圖1中電機的外定子旋轉(zhuǎn)9°，即內(nèi)外定子齒偏差角度〃_=9°的復(fù)合電機結(jié)構(gòu)，對應(yīng)的外電機每相繞組永磁磁鏈與空載感應(yīng)電勢有一定的削弱，而內(nèi)電機每相繞組永磁磁鏈與空載感應(yīng)電勢并無明顯削弱。
[0024]圖3所示將圖1中電機的外定子旋轉(zhuǎn)30°，即內(nèi)外定子齒偏差角度〃_=30°后的復(fù)合電機結(jié)構(gòu)，對應(yīng)的外電機每相繞組永磁磁鏈與空載感應(yīng)電勢最小，而內(nèi)電機每相繞組永磁磁鏈與空載感應(yīng)電勢并無明顯削弱。
[0025]圖4為在空載情況下，電機在內(nèi)、外定子齒相對位置分別為0 sro=0。、0sro=9\Θ sr=30°時，內(nèi)電機中A相永磁磁鏈的比較。
[0026]圖5為在空載情況下，電機在內(nèi)、外定子齒相對位置分別為0_=0°、ffsr=9\Θ Sr0=^O0時，內(nèi)電機中A相空載感應(yīng)電勢的比較。
[0027]圖6為在空載情況下，電機在內(nèi)、外定子齒相對位置分別為0_=0°、ffsr=9\Θ sr=30°時，外電機中A相永磁磁鏈的比較。
[0028]圖7為在空載情況下，電機在內(nèi)、外定子齒相對位置分別為0 sro=0。、0sro=9\θ Sr0=^O0時，外電機中A相空載感應(yīng)電勢的比較。
[0029]圖8和圖9分別為內(nèi)、外定子齒偏差0_=9°時，內(nèi)、外電機三相永磁磁鏈波形圖。
[0030]圖10和圖11分別為內(nèi)、外定子齒偏差〃_=30°時，內(nèi)、外電機三相永磁磁鏈波形圖。
[0031]圖中有:外轉(zhuǎn)子1，外定子永磁體2,內(nèi)定子永磁體3,隔磁環(huán)4,內(nèi)轉(zhuǎn)子5,內(nèi)定子6,外定子7 ;永磁體極性由圖中箭頭標出，箭頭所指方向為永磁體N極方向。
[0032]

【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合說明書附圖和實施例對本發(fā)明的的技術(shù)方案做進一步詳細說明。
[0034]如圖1以一臺定子12槽/轉(zhuǎn)子10極電機為例，將永磁體分別嵌入內(nèi)定子和外定子的定子齒中，永磁體極性與電機定子圓周呈正切，此時內(nèi)、外定子齒偏差角度即〃_=0°。對于內(nèi)定子6而言,第一個定子齒之中永磁體3極性為N-S分布,貝U與之相鄰的第二個定子齒中永磁體極性則為S-N分布，以此類推，內(nèi)定子6的12個定子齒中永磁體極性呈交替分布，即NS-SN-NS-SN-NS-SN-NS-SN-NS-SN-NS-SN ;對外定子7而言，定子齒中永磁體2極性為N-S分布，則與之相鄰的第二個定子齒中永磁體極性則為S-N分布，以此類推，內(nèi)定子6的12個定子齒中永磁體極性呈交替分布，即NS-SN-NS-SN-NS-SN-NS-SN-NS-SN-NS-SN ;在內(nèi)、夕卜定子齒偏差角度即〃 sro=0°時,處于同一直線的內(nèi)外定子齒中永磁體極性方向一致，呈切向分布。通過內(nèi)定子6和隔磁環(huán)4之間的滑環(huán)或滾珠以及外定子7和隔磁環(huán)4之間的滑環(huán)或滾珠，內(nèi)定子6和外定子7可進行相對轉(zhuǎn)動，從而擁有相同極性永磁體的定子齒之間將出現(xiàn)偏差角度，圖2為將圖1中定子12槽/轉(zhuǎn)子10極內(nèi)、外電機旋轉(zhuǎn)后的電機結(jié)構(gòu)圖，內(nèi)外定子齒偏差角度為即〃_=9°，內(nèi)定子6、外定子7永磁體極性分布保持不變，角度偏差后，根據(jù)磁阻最小原理，內(nèi)外定子齒永磁體間將發(fā)生磁場耦合從而削弱外電機磁鏈，圖3為將圖1中定子12槽/轉(zhuǎn)子10極內(nèi)、外電機旋轉(zhuǎn)至磁鏈耦合最大時的電機結(jié)構(gòu)圖，此時擁有相同極性永磁體的定子齒之間偏差角度為即〃_=30° ，此時擁有相反永磁體極性的定子齒之間偏差角度為0°，根據(jù)磁阻最小原理，內(nèi)外定子齒間磁場耦合最大。
[0035]內(nèi)轉(zhuǎn)子5和外轉(zhuǎn)子I可以是直槽轉(zhuǎn)子，保證了本發(fā)明在采用集中繞組和轉(zhuǎn)子不斜槽的條件下，可獲得非常接近于梯形波分布的磁鏈、反電動勢等靜態(tài)特性，從而使本發(fā)明更加適合于作為無刷直流驅(qū)動方式的交流調(diào)速系統(tǒng)元件。此外，也可以對轉(zhuǎn)子5斜槽一定角度，獲得較為正弦的反電動勢，使本發(fā)明適合于作為無刷交流驅(qū)動方式的交流調(diào)速系統(tǒng)元件。
[0036]永磁體3是鐵氧體、釤鈷或者釹鐵硼等其他類型永磁材料，外定子7、內(nèi)定子6、外轉(zhuǎn)子I和內(nèi)轉(zhuǎn)子5都可以采用硅鋼片沖片壓疊制成。
[0037]內(nèi)定子和外定子通過隔磁環(huán)4隔離，隔磁環(huán)4和外定子7通過滑環(huán)或滾珠鏈接，隔磁環(huán)4和內(nèi)定子6之間亦通過滑環(huán)或滾珠鏈接，則外定子7和內(nèi)定子6可以產(chǎn)生相對旋轉(zhuǎn)，從而內(nèi)定子6和外定子7之間的相對位置可以變換。
[0038]從圖4、圖5、圖6、圖7中可以看出，內(nèi)、外定子齒偏差9°、30°后，內(nèi)電機永磁磁鏈幅值及其有效值幾乎保持不變，空載感應(yīng)電勢波形亦較為一致；外電機永磁磁鏈幅值及其有效值隨著角度的增加而減小，空載感應(yīng)電勢在30°時有一定的畸變，但仍在可控范圍內(nèi)。此外，從圖8-圖11中可以看出，內(nèi)、外定子齒偏差9°、30°后，內(nèi)、外電機三相電樞繞組中匝鏈的永磁磁鏈波形仍然呈三相正弦對稱分布，無明顯畸變。
[0039]上述實施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出:對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和等同替換，這些對本發(fā)明權(quán)利要求進行改進和等同替換后的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有自弱磁能力的復(fù)合磁通切換電機，其特征在于，該電機是由具有相同定子齒數(shù)與轉(zhuǎn)子齒數(shù)的內(nèi)轉(zhuǎn)子磁通切換永磁電機和外轉(zhuǎn)子磁通切換永磁電機復(fù)合而成，包括位于中心的內(nèi)轉(zhuǎn)子(5)、從內(nèi)至外依次環(huán)繞在內(nèi)轉(zhuǎn)子(5)外側(cè)的內(nèi)定子(6)、隔磁環(huán)(4)、外定子(7)和外轉(zhuǎn)子(I);所述內(nèi)定子(6)和外定子(7)的每個定子齒中均嵌入一塊永磁體，相鄰兩個定子齒中的兩塊永磁體極性交錯分布，即呈NS-SN分布，永磁體磁極方向呈切向分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自弱磁能力的復(fù)合磁通切換電機，其特征在于，所述外定子(7)為導(dǎo)磁鐵心和鑲嵌于外定子齒正中間的外定子永磁體(2)拼裝而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自弱磁能力的復(fù)合磁通切換電機，其特征在于，所述內(nèi)定子(6)為導(dǎo)磁鐵心和鑲嵌于內(nèi)定子齒正中間的內(nèi)定子永磁體(3)拼裝而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的具有自弱磁能力的復(fù)合磁通切換電機，其特征在于，所述外轉(zhuǎn)子(I)和內(nèi)轉(zhuǎn)子(5)上既無永磁體也無繞組，轉(zhuǎn)子為適合于無刷直流運行的直槽或者適合于無刷交流運行的斜槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的具有自弱磁能力的復(fù)合磁通切換電機，其特征在于，所述隔磁環(huán)(4)固定安裝，隔磁環(huán)(4)和外定子(7)之間，以及隔磁環(huán)(4)和內(nèi)定子(6)之間均通過滑環(huán)或滾珠安裝連接，內(nèi)定子(6)和外定子(7)之間的相對位置能夠通過相對于隔磁環(huán)(4)的轉(zhuǎn)動而變換。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的具有自弱磁能力的復(fù)合磁通切換電機，其特征在于，所述內(nèi)定子(6)和外定子(7)通過隔磁環(huán)(4)隔離。
【文檔編號】H02K16/00GK104362822SQ201410579552
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】花為, 周令康, 程明, 王寶安 申請人:東南大學(xué)