本发明专利技术公开了一种少稀土类组合励磁型定转子双分区可调磁通永磁电机，该电机径向从外至内，包括分区设置的外区定子、外区转子、中区定子、内区转子以及内区定子；双凸极中区定子由定子轭、定子槽和径向双边突起的定子齿以及容错齿组成，其中，定子齿上绕有集中分布式三相电枢绕组；内区定子中，切向充磁的稀土钕铁硼永磁体沿圆周方向均匀嵌入；外区定子中，沿圆周方向均匀表贴安装径向充磁的铝镍钴永磁体，相邻铝镍钴永磁体之间留槽，用于放置脉冲磁化绕组；内区转子和外区转子均呈现凸极结构，凸极之间的空隙填充为非导磁材料。本发明专利技术通过采用定转子双分区的结构，实现了提升转矩密度、扩宽调速范围以及进一步降低稀土永磁材料的用量的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于一种电动汽车用的少稀土类组合励磁型定转子双分区可调磁通永磁电机的本体设计技术，涉及电机本体设计及其工作原理的
技术介绍
电动汽车等新能源汽车用驱动电机领域，具有高效、高功率密度等优点的稀土永磁电机不仅是研发热点，也是国内外新能源汽车厂商们主流的选择。针对电动汽车驱动应用特点，现有技术中尚需解决的问题有：1、保证电机力能的同时减少稀土永磁用量；2、实现电机气隙磁场的有效调节与控制；3、扩宽电机的实际可控调速范围。车用驱动电机是电动汽车的关键部件之一。目前，在车用驱动电机领域，具有高效、高功率密度等优点的稀土永磁电机不仅是研发热点，也是国内外新能源汽车厂商们主流的选择。但近年来稀土永磁材料价格的上涨和全球供应量的减少，使得诸多新能源汽车生产商开始致力于稀土永磁电机中永磁材料的深度利用甚或研发能替代稀土永磁电机的车用驱动电机。相较于传统的转子永磁型永磁同步电机，定子永磁型电机转子上既无永磁体也无绕组，结构简单稳定、散热方便，其中定子永磁型的磁通切换电机，更是以其特殊的聚磁效应使得稀土永磁材料得到了更深程度的利用，大大提高电机的转矩和功率密度，因此也更适合于严格限制电机尺寸同时又需要较高出力的电动汽车领域。然而，与传统的永磁同步电机类似，磁通切换永磁电机由于采用永磁磁钢作为单一励磁源，气隙磁场恒定，往往只能通过施加持续的直轴弱磁电流来削弱气隙磁场，因而电机调速范围十分受限。为实现对磁通切换永磁电机气隙磁场的有效调节，扩宽电机的调速范围，中国专利申请
201310091558.0提出的混合励磁多元磁通切换型汽车轮毂电机和中国专利申请201410344216.X公开的一种组合式多齿定子铁心混合励磁开关磁通电机中，均采用了增设电励磁绕组形成混合励磁磁通切换电机，通过电励磁电流的大小和方向来实现电机气隙磁场的调节，具有调磁简便的优点。但由于电励磁绕组的存在，电机在进行弱磁和增磁调速控制时，存在额外励磁损耗，从而电机效率不高。同时，在磁通切换永磁电机的定子内侧有限的空间里，合理分配齿槽和永磁体的尺寸原本就显得尤为困难，增设的电励磁绕组势必会加剧原本就已激烈的电枢绕组与永磁体的空间竞争。中国专利申请201510756639.7公开了一种组合励磁型定子分区式混合永磁磁通切换记忆电机，采用定子分区结构实现了永磁体与电枢绕组的隔离，有效解决了电枢绕组与永磁体的空间竞争问题。在内定子中，采用了稀土钕铁硼永磁和可在线充去磁的非稀土铝镍钴永磁两种类型的永磁材料，实现对气隙磁场的调节，避免了电枢损耗，实现了在线高效调磁。然而，两种类型的永磁体共存于内定子，稀土永磁易对铝镍钴磁场强度和工作点产生影响，布置与尺寸设计不合理时甚至会出现铝镍钴的非正常充去磁，从而影响电机的实际可控调速范围，另一方面受到电机内定子尺寸的限制，降低稀土永磁用量的同时却难以保证电机的转矩输出能力。可见，现有技术中，混合励磁磁通切换电机和组合励磁永磁记忆电机，在电机气隙磁场的有效调节与控制、扩宽电机的实际可控调速范围、保证电机力能的同时进一步减少稀土永磁用量等方面，尚存在亟待解决的问题。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决传统永磁电机稀土永磁用量大、气隙磁场难以调节、调速范围窄的问题，提供一种采用组合励磁源、具有高效率、高转矩密度、宽
调速运行范围的一种少稀土类组合励磁型定转子双分区可调磁通永磁电机，适用于电动汽车驱动领域。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是，一种少稀土类组合励磁型定转子双分区可调磁通永磁电机，其特征在于：包括同心放置的双凸极中区定子、非稀土铝镍钴外区定子、稀土钕铁硼内区定子、外区转子、内区转子；所述外区转子放置于双凸极中区定子与非稀土铝镍钴外区定子之间，所述内区转子放置于双凸极中区定子与稀土钕铁硼内区定子之间；所述双凸极中区定子采用双边双凸极结构，双凸极中区定子由中区定子轭、定子槽和径向双边突起的定子齿以及容错齿组成，沿圆周均匀分布的双边凸起的定子齿和容错齿间隔排布，定子齿上绕有三相电枢绕组；所述非稀土铝镍钴外区定子包括外区定子轭、可充去磁的铝镍钴永磁体、脉冲磁化绕组；其中，铝镍钴永磁体沿圆周方向均匀贴装于非稀土铝镍钴外区定子的外区定子轭，其中心线与双凸极中区定子的对应容错齿中心对齐，相邻铝镍钴永磁体之间留槽，脉冲磁化绕组置于相邻两铝镍钴永磁体之间的槽内，并绕在铝镍钴永磁体上；所述稀土钕铁硼内区定子包括内区定子铁心、稀土钕铁硼永磁体；其中，钕铁硼永磁体沿圆周方向均匀嵌入稀土钕铁硼内区定子的内区定子铁心，其中心线与双凸极中区定子的对应定子齿中心对齐；所述外区转子和内区转子均为相同的凸极结构，外区转子和内区转子的凸极之间的空隙填充均为非导磁材料。所述双凸极中区定子上放置的电枢绕组和非稀土铝镍钴外区定子中上放置的脉冲磁化绕组为集中绕组。所述非稀土铝镍钴外区定子内侧表贴的非稀土铝镍钴永磁体采用N极、S极交替径向充磁，稀土钕铁硼内区定子内嵌入的稀土钕铁硼永磁体采用N极、S极交替切向充磁，非稀土铝镍钴永磁体与稀土钕铁硼永磁体两种永磁体的数量相同，均为双凸极中区定子凸极个数的一半。所述外区转子和内区转子在电机端部连接形成一个同心杯状整体结构的转子。所述双凸极中区定子、非稀土铝镍钴外区定子、稀土钕铁硼内区定子、外区转子、内区转子之间均有气隙。所述铝镍钴永磁体与脉冲磁化绕组槽间留有方便铝镍钴永磁体固定的定子铁心。本专利技术结构合理、生产制造容易、使用方便，通过本专利技术，本专利技术公开了一种少稀土类组合励磁型定转子双分区可调磁通永磁电机，该电机径向从外至内，分别包括分区设置的非稀土铝镍钴外区定子、外区转子、双凸极中区定子、内区转子以及稀土钕铁硼内区定子，各分区定转子间均有气隙。进一步的，双凸极中区定子由定子轭、定子槽和径向双边突起的定子齿以及容错齿组成，定子齿上绕有集中分布式三相电枢绕组。进一步的，稀土钕铁硼内区定子中，切向充磁的稀土钕铁硼永磁体沿圆周方向均匀嵌入，各块钕铁硼永磁体的切向中心线分别与对应的双凸极中区定子的定子齿中心对齐；非稀土铝镍钴外区定子中，包括沿圆周方向均匀表贴安装的径向充磁的铝镍钴永磁体，铝镍钴永磁的中心线与对应的双凸极中区定子的容错齿中心对齐，相邻铝镍钴永磁体之间留槽，用于放置脉冲磁化绕组。进一步的，内区转子和外区转子均呈现凸极结构，其中凸极的个数为转子
的极对数，凸极之间的空隙填充为非导磁材料，形成一个杯状结构的转轴。在电机端部，内外区转子相连构成整体转子。上述三相电枢绕组和脉冲磁化绕组均为集中式绕组，缠绕在铝镍钴永磁体上的脉冲磁化绕组依次首尾串联形成单相绕组。有益效果：本专利技术提供的一种少稀土类组合励磁型定转子双分区可调磁通永磁电机：(1)所述电机，采用定转子双分区的结构，将电枢绕组和永磁体分离，两种类型的永磁体也分离放置，既解决了传统磁通切换电机永磁体和电枢绕组用量相互限制的问题，也降低了组合励磁记忆电机中两种不同类型永磁体之间的相互影响，使得在同样电机体积下两种不同类型永磁体用量可以更加灵活配比，以提升转矩密度和扩宽调速范围的同时进一步降低稀土永磁材料的用量。(2)所述电机，所采用的分区转子为整体杯状转轴，结构简单稳固，适用于高速运行。本专利技术提供的电机满足电动汽车驱动电机的以下性能要本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种少稀土类组合励磁型定转子双分区可调磁通永磁电机，其特征在于：包括同心放置的双凸极中区定子（1）、非稀土铝镍钴外区定子（2）、稀土钕铁硼内区定子（3）、外区转子（4）、内区转子（5）；所述外区转子（4）放置于双凸极中区定子（1）与非稀土铝镍钴外区定子（2）之间，所述内区转子（5）放置于双凸极中区定子（1）与稀土钕铁硼内区定子（3）之间；所述双凸极中区定子（1）采用双边双凸极结构，双凸极中区定子（1）由中区定子轭（1‑3）、定子槽和径向双边突起的定子齿（1‑1）以及容错齿（1‑2）组成，沿圆周均匀分布的双边凸起的定子齿（1‑1）和容错齿（1‑2）间隔排布，定子齿上绕有三相电枢绕组（1‑4）；所述非稀土铝镍钴外区定子（2）包括外区定子轭（2‑1）、可充去磁的铝镍钴永磁体（2‑2）、脉冲磁化绕组（2‑3）；其中，铝镍钴永磁体（2‑2）沿圆周方向均匀贴装于非稀土铝镍钴外区定子（2）的外区定子轭（2‑1），其中心线与双凸极中区定子（1）的对应容错齿（1‑2）中心对齐，相邻铝镍钴永磁体（2‑2）之间留槽，脉冲磁化绕组（2‑3）置于相邻两铝镍钴永磁体（2‑2）之间的槽内，并绕在铝镍钴永磁体（2‑2）上；所述稀土钕铁硼内区定子（3）包括内区定子铁心（3‑1）、稀土钕铁硼永磁体（3‑2）；其中，钕铁硼永磁体（3‑2）沿圆周方向均匀嵌入稀土钕铁硼内区定子（3）的内区定子铁心（3‑1），其中心线与双凸极中区定子（1）的对应定子齿（1‑1）中心对齐；所述外区转子（4）和内区转子（5）均为相同的凸极结构，外区转子（4）和内区转子（5）的凸极之间的空隙填充均为非导磁材料。...
【技术特征摘要】
1. 一种少稀土类组合励磁型定转子双分区可调磁通永磁电机，其特征在于：包括同心放置的双凸极中区定子（1）、非稀土铝镍钴外区定子（2）、稀土钕铁硼内区定子（3）、外区转子（4）、内区转子（5）；所述外区转子（4）放置于双凸极中区定子（1）与非稀土铝镍钴外区定子（2）之间，所述内区转子（5）放置于双凸极中区定子（1）与稀土钕铁硼内区定子（3）之间；所述双凸极中区定子（1）采用双边双凸极结构，双凸极中区定子（1）由中区定子轭（1-3）、定子槽和径向双边突起的定子齿（1-1）以及容错齿（1-2）组成，沿圆周均匀分布的双边凸起的定子齿（1-1）和容错齿（1-2）间隔排布，定子齿上绕有三相电枢绕组（1-4）；所述非稀土铝镍钴外区定子（2）包括外区定子轭（2-1）、可充去磁的铝镍钴永磁体（2-2）、脉冲磁化绕组（2-3）；其中，铝镍钴永磁体（2-2）沿圆周方向均匀贴装于非稀土铝镍钴外区定子（2）的外区定子轭（2-1），其中心线与双凸极中区定子（1）的对应容错齿（1-2）中心对齐，相邻铝镍钴永磁体（2-2）之间留槽，脉冲磁化绕组（2-3）置于相邻两铝镍钴永磁体（2-2）之间的槽内，并绕在铝镍钴永磁体（2-2）上；所述稀土钕铁硼内区定子（3）包括内区定子铁心（3-1）、稀土钕铁硼永磁体（3-2）；其中，钕铁硼永磁体（3-2）沿圆周方向均匀嵌入稀土钕铁硼内区定子（3）的内区定子铁心（3-1），其中心线与双凸极中区定子（1）的对应定子齿（1-1）中心对齐；所述外区转子（4）和...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈云云，莫岳平，靳宏，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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