增磁式径向内置一字型可调磁通电机制造技术

增磁式径向内置一字型可调磁通电机，属于永磁电机领域，本发明专利技术为解决弱磁式可调磁通电机在高负载运行时易发生铝镍钴永磁不可控退磁的问题。本发明专利技术包括定子铁心、电枢绕组，转子铁心和转轴；转子铁心固定在转轴上，并位于定子铁心内部，电枢绕组设置在定子铁心上；还包括一字型永磁体槽、p个钕铁硼磁极、2p个铝镍钴磁极和p个交轴磁障，p为偶数，转子铁心上沿电机周向交替均匀布置p个一字型永磁体槽和p个交轴磁障，一字型永磁体槽与交轴磁障均沿轴向贯穿整个转子铁心，每个一字型永磁体槽中均设置一块钕铁硼磁极和两块铝镍钴磁极，钕铁硼磁极设置在一字型永磁体槽中部，铝镍钴磁极设置在钕铁硼磁极两侧。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于永磁电机领域。
技术介绍
为了克服传统稀土永磁电机在弱磁扩速运行时，电枢电流直轴分量增加、交轴分量减小带来的铜损耗升高、电机电磁转矩下降较快等问题，一种采用低矫顽力铝镍钴永磁的可调磁通记忆电机应运而生，电机运行时通过施加直轴充、去磁脉冲电流调节永磁电机的气隙磁通密度，从而扩大电机的调速范围。然而，该类电机在设计时往往交轴电抗Lq大于直轴电抗Ld，电机在高负载运行时，需要负的直轴电流分量产生磁阻转矩从而增加电机的输出能力，由于负的直轴电流分量为去磁性质，因此该类电机被称为弱磁式内置永磁电机，该去磁性质的直轴电流分量易造成低矫顽力铝镍钴永磁的不可控退磁，同时，较大的Lq造成较强的交轴电枢反应，这进一步造成磁路饱和、磁阻升高、永磁体工作点降低，这同样会使低矫顽力铝镍钴永磁在电机高负载运行时发生不可控退磁，铝镍钴永磁的这种不可控退磁增加了在线准确调节其磁化强度的难度。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决弱磁式可调磁通电机在高负载运行时易发生铝镍钴永磁不可控退磁的问题，同时降低在线准确调节铝镍钴永磁磁化强度的难度，提供了一种同时采用铝镍钴永磁和钕铁硼永磁、径向内置一字型磁极、交轴电抗Lq小于直轴电抗Ld，即增磁式可调磁通电机。本专利技术的技术方案为：所述增磁式径向内置一字型可调磁通电机，包括定子铁心、电枢绕组，转子铁心和转轴；转子铁心固定在转轴上，并位于定子铁心内部，电枢绕组设置在定子铁心上；还包括一字型永磁体槽、p个钕铁硼磁极、2p个铝镍钴磁极和p个交轴磁障，p为偶数，转子铁心上沿电机周向交替均匀布置p个一字型永磁体槽和p个交轴磁障，一字型永磁体槽与交轴磁障均沿轴向贯穿整个转子铁心，每个一字型永磁体槽中均设置一块钕铁硼磁极和两块铝镍钴磁极，钕铁硼磁极设置在一字型永磁体槽中部，铝镍钴磁极设置在钕铁硼磁极两侧。优选的，交轴磁障按以下四种方案中的任意一种进行设计：交轴磁障为一系列沿径向布置且分离的椭圆形槽，该系列椭圆形槽的尺寸由外向内逐渐减小。交轴磁障为沿径向布置的长条形、两端圆滑的槽。交轴磁障为m×n个沿径向布置的且分离的椭圆形槽阵列，每一行椭圆形槽的间距由外向内逐渐减小，m,n为正整数。交轴磁障为m×n个沿径向布置的且分离的圆形槽阵列，每一行圆形槽的间距由外向内逐渐减小。优选的方案为：一字型永磁体槽中钕铁硼磁极充磁方向垂直于一字型永磁体槽，且周向上所有一字型永磁体槽中的钕铁硼磁极充磁方向交替为N、S极，所有铝镍钴磁极充磁方向与所属一字型永磁体槽内的钕铁硼磁极充磁方向同时相同或同时相反。优选的方案为：还包括2p个磁桥，在每个一字型永磁体槽两端口处均设置有磁桥。本专利技术的优点：在传统可调磁通电机的基础上，本专利技术在电机交轴磁路上设置了一系列磁障，使电机的交轴电抗小于直轴电抗，因此该类电机由正的电枢电流直轴分量产生磁阻转矩，这降低了铝镍钴永磁不可控退磁的风险；同时，电机交轴电抗较小，交轴电枢反应不易使磁路饱和，这进一步降低了铝镍钴永磁不可控退磁的可能性，对于采用低矫顽力铝镍钴永磁的可调磁通电机，保证铝镍钴永磁磁化程度的稳定可控性是至关重要的；此外，本专利技术所述电机同时采用钕铁硼永磁与铝镍钴永磁，弥补了铝镍钴永磁剩磁较低的不足，可以通过直轴充、去磁脉冲电流来改变铝镍钴永磁的磁化状态，从而达到改变气隙磁通，扩大电机调速范围的目的。附图说明图1是实施例1所述增磁式径向内置一字型可调磁通电机结构示意图；图2是实施例2所述增磁式径向内置一字型可调磁通电机结构示意图；图3是实施例3所述增磁式径向内置一字型可调磁通电机结构示意图。1—定子铁心；2—电枢绕组；3—转子铁心；4—一字型永磁体槽；5—钕铁硼磁极；6—铝镍钴磁极；7—磁桥；8—交轴磁障；9—转轴。具体实施方式具体实施方式一：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述增磁式径向内置一字型可调磁通电机包括定子铁心1、电枢绕组2，转子铁心3和转轴9；转子铁心3固定在转轴9上，并位于定子铁心1内部，电枢绕组2设置在定子铁心1上；还包括一字型永磁体槽4、p个钕铁硼磁极5、2p个铝镍钴磁极6和p个交轴磁障8，p为偶数，转子铁心3上沿电机周向交替均匀布置p个一字型永磁体槽4和p个交轴磁障8，一字型永磁体槽4与交轴磁障8均沿轴向贯穿整个转子铁心3，每个一字型永磁体槽4中均设置一块钕铁硼磁极5和两块铝镍钴磁极6，钕铁硼磁极5设置在一字型永磁体槽4中部，铝镍钴磁极6设置在钕铁硼磁极5两侧。钕铁硼磁极5充磁方向垂直于一字型永磁体槽4，为径向充磁，且钕铁硼磁极5充磁方向沿电机周向交替为N、S极，铝镍钴磁极6充磁方向受到电枢直轴充、去磁脉冲电流的控制，在电机运行过程中，其充磁方向可能与同一一字型永磁体槽4内的钕铁硼磁极6充磁方向同时相同或同时相反，且其他槽中的充磁方向保持同步相同或相反。一字型永磁体槽4两侧具有尺寸合适的磁桥7，磁桥7长度和宽度需同时兼顾限制永磁磁极漏磁和保障转子机械强度。在电机交轴方向，即两个相邻一字型永磁体槽4中间，设置一系列可缩小交轴磁通路径、降低交轴电抗的交轴磁障8，其形式包括沿径向的长条形槽或一系列沿径向布置，且分离的椭圆形槽等多种形式，为保障转子机械强度，交轴磁障8内可由环氧树脂、碳纤维等非导磁、非导电材料填充。下面给出三种具体实施例。实施例1：结合图1说明本实施方式，增磁式径向内置一字型可调磁通电机包括定子、转子和转轴，本专利技术所述定子包括定子铁心1和电枢绕组2，电枢绕组2布置在定子铁心槽中，转轴9由铸钢件制成，定子和转轴9与常规永磁同步电机相同；转子包括永磁体槽4、钕铁硼磁极5、铝镍钴磁极6、磁桥7和交轴磁障8，转子沿周向交替均匀布置一字型永磁体槽4和交轴磁障8，一字型永磁体槽4与交轴磁障8均沿轴向贯穿整个电机，每个一字型永磁体槽4中均设置一块钕铁硼磁极5和两块铝镍钴磁极6，钕铁硼磁极5设置在一字型永磁体槽4中部，铝镍钴磁极6设置在钕铁硼磁极5两侧。钕铁硼磁极5充磁方向垂直于一字型永磁体槽，且其充磁方向沿电机周向交替为N、S极，铝镍钴磁极6充磁方向受到电枢直轴充、去磁脉冲电流的控制，在电机运行过程中，其充磁方向可能与同一一字型永磁体槽4的钕铁硼磁极5充磁方向相同或相反。一字型永磁体槽4两侧具有尺寸合适的磁桥7，磁桥长度和磁桥宽度需同时兼顾限制永磁磁极漏磁和保障转子机械强度。在电机交轴方向，即两个相邻一字型永磁体槽4中间，设置一系列可缩小交轴磁通路径、降低交轴电抗的交轴磁障8，每组交轴磁障8为一系列沿电机径向布置，且分离的椭圆形槽，椭圆形槽的尺寸沿转子半径方向减小，其内部可由环氧树脂、碳纤维等非导磁、非导电材料填充。实施例2：结合图2说明，本实施例与实施例1的区别在于：所述交轴磁障8为沿电机径向布置的长条形、两端圆滑的槽，其内部也可由环氧树脂、碳纤维等非导磁、非导电材料填充。实施例3：结合图3说明，本实施例与实施例1的区别在于：所述交轴磁障8由4行3列(m＝4,n＝3)圆形槽构成，每行各圆形槽的间距沿转子半径方向减小，本实施方式仅为举例说明，圆形槽的行数和列数并非局限于此，可在兼顾转子机械强度与减小电机交轴磁通路径的基础上灵活设计，圆形磁障的内部也可由环氧树脂、碳纤维等非导磁、非导电材料填充。本文档来自技高网...

【技术保护点】
增磁式径向内置一字型可调磁通电机，包括定子铁心(1)、电枢绕组(2)，转子铁心(3)和转轴(9)；转子铁心(3)固定在转轴(9)上，并位于定子铁心(1)内部，电枢绕组(2)设置在定子铁心(1)上；其特征在于：还包括一字型永磁体槽(4)、p个钕铁硼磁极(5)、2p个铝镍钴磁极(6)和p个交轴磁障(8)，p为偶数，转子铁心(3)上沿电机周向交替均匀布置p个一字型永磁体槽(4)和p个交轴磁障(8)，一字型永磁体槽(4)与交轴磁障(8)均沿轴向贯穿整个转子铁心(3)，每个一字型永磁体槽(4)中均设置一块钕铁硼磁极(5)和两块铝镍钴磁极(6)，钕铁硼磁极(5)设置在一字型永磁体槽(4)中部，铝镍钴磁极(6)设置在钕铁硼磁极(5)两侧。

【技术特征摘要】
1.增磁式径向内置一字型可调磁通电机，包括定子铁心(1)、电枢绕组(2)，转子铁心(3)和转轴(9)；转子铁心(3)固定在转轴(9)上，并位于定子铁心(1)内部，电枢绕组(2)设置在定子铁心(1)上；其特征在于：还包括一字型永磁体槽(4)、p个钕铁硼磁极(5)、2p个铝镍钴磁极(6)和p个交轴磁障(8)，p为偶数，转子铁心(3)上沿电机周向交替均匀布置p个一字型永磁体槽(4)和p个交轴磁障(8)，一字型永磁体槽(4)与交轴磁障(8)均沿轴向贯穿整个转子铁心(3)，每个一字型永磁体槽(4)中均设置一块钕铁硼磁极(5)和两块铝镍钴磁极(6)，钕铁硼磁极(5)设置在一字型永磁体槽(4)中部，铝镍钴磁极(6)设置在钕铁硼磁极(5)两侧。2.根据权利要求1所述的增磁式径向内置一字型可调磁通电机，其特征在于，一字型永磁体槽(4)中钕铁硼磁极(5)充磁方向垂直于一字型永磁体槽(4)，且周向上所有一字型永磁体槽(4)中的钕铁硼磁极(5)充磁方向交替为N、S极，所有铝镍钴磁极(6)充磁方向与所属一字型永磁体槽(4)内的钕铁硼磁极(5)...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑萍，张书宽，白金刚，程路明，陈敬东，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23