一种双层永磁复合磁路记忆电机制造技术

本发明专利技术公开了一种双层永磁复合磁路记忆电机，包括混合永磁转子、定子、电枢绕组和转轴，混合永磁转子包括转子铁心，转子铁心的周向均布有若干双层永磁区，双层永磁区包括U型混合永磁结构和V型永磁结构，U型混合永磁结构包括第二高矫顽力和低矫顽力永磁体；V型永磁结构包括第一高矫顽力永磁体，其设置于U型混合永磁结构的开口内，U型混合永磁结构和V型永磁结构的开口朝向定子，低矫顽力永磁体与第二高矫顽力永磁体呈并联磁路，与第一高矫顽力永磁体呈串联磁路。本发明专利技术结合了并联磁路型与串联磁路型记忆电机两方面的优势，可实现电机转矩密度的提高，避免了低矫顽力永磁负载退磁的问题，并进一步拓宽电机的调速范围和高效率运行区间。

A Double-Layer Permanent Magnet Composite Magnetic Circuit Memory Motor

The invention discloses a double-layer permanent magnet composite magnetic circuit memory motor, which comprises a hybrid permanent magnet rotor, a stator, an armature winding and a rotating shaft. The hybrid permanent magnet rotor comprises a rotor core. The circumference of the rotor core is evenly distributed with several double-layer permanent magnet regions. The double-layer permanent magnet region includes a U-type hybrid permanent magnet structure and a V-type permanent magnet structure. The U-type hybrid permanent magnet structure includes a second high coercivity permanent magnet and a low coercivity permanent magnet. V-type permanent magnet structure includes the first high coercive permanent magnet, which is set in the opening of U-type hybrid permanent magnet structure. The opening of U-type hybrid permanent magnet structure and V-type permanent magnet structure is oriented towards the stator. The low coercive permanent magnet and the second high coercive permanent magnet are parallel magnetic circuit, and the first high coercive permanent magnet are series magnetic circuit. The invention combines the advantages of parallel magnetic circuit type and series magnetic circuit type memory motor, realizes the improvement of motor torque density, avoids the demagnetization problem of low coercive permanent magnet load, and further widens the speed regulation range and high efficiency operation range of the motor.

【技术实现步骤摘要】
一种双层永磁复合磁路记忆电机
本专利技术涉及一种永磁记忆电机，特别是涉及一种双层永磁复合磁路记忆电机，属于电机

技术介绍
永磁同步电机(PermanentMagnetSynchronousMachine，PMSM)由于采用较高磁能积的传统稀土永磁材料(如高矫顽力)具有高功率密度、高效率、运行可靠和强过载能力等优势，是电机学科的重要发展方向。得益于稀土永磁材料及电力电子技术的发展，PMSM在中小功率领域大量取代电励磁电机，进而在航空航天、国防、工农业生产以及日常生活的各个领域得到了大规模应用。普通永磁同步电机(PMSM)由于普通永磁材料(如高矫顽力)的固有特性，电机内的气隙磁场基本保持恒定，作为电动运行时调速范围十分有限，在诸如电动汽车，航空航天等宽调速直驱场合的应用受到一定限制，故以实现永磁电机气隙磁场的有效调节为目标的可调磁通永磁电机一直是电机研究领域的热点和难点。永磁记忆电机(以下简称“记忆电机”)是一种新型磁通可控型永磁电机，它采用低矫顽力永磁体，通过定子绕组或者直流脉冲绕组产生周向磁场，从而改变永磁体磁化强度，对气隙磁场进行调节，同时永磁体具有磁密水平能够被记忆的特点。传统的记忆电机由克罗地亚裔德国电机学者奥斯托维奇(Ostovic)教授在2001年提出。这种拓扑结构的记忆电机由写极式电机发展而来，转子由低矫顽力永磁体、非磁性夹层和转子铁心共同组成三明治结构。这种特殊结构能够随时实现对永磁体进行在线反复不可逆充去磁，同时减小交轴电枢反应对气隙磁场的影响。现有研究大多集中在交流调磁型混合永磁记忆电机上，即将高矫顽力和低矫顽力永磁共同置于转子上，定子绕组兼具功率控制和调磁两种功能。研究表明，单一永磁型的转矩密度可达到传统表贴式永磁电机的水平，因此较适于电动汽车这种对于动力要求较高的应用场合；但混合永磁记忆电机目前存在的主要问题是：并联磁路型电枢反应易引起低矫顽力永磁意外去磁；而串联型充磁磁动势需通过两种永磁体，增大了所需满磁化电流以及逆变器的容量，且调磁范围较窄。
技术实现思路
针对上述现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种双层永磁复合磁路记忆电机，解决现有交流调磁型记忆电机中，需要降低磁化电流需求，控制功率变换器成本，负载运行下低矫顽力永磁的交叉去磁严重的问题。本专利技术技术方案如下：一种双层永磁复合磁路记忆电机，包括混合永磁转子、定子、电枢绕组和转轴，所述电枢绕组设置在定子上，所述定子设置在混合永磁转子外部，所述混合永磁转子包括转子铁心，所述转子铁心设置于所述转轴外部，所述转子铁心的周向均布有若干双层永磁区，所述双层永磁区包括U型混合永磁结构和V型永磁结构，所述U型混合永磁结构中由第二高矫顽力永磁体构成U型的两侧，由低矫顽力永磁体构成U型的底部，所述第二高矫顽力永磁体与低矫顽力永磁体构成并联型磁路，所述U型混合永磁结构的开口朝向所述定子，所述V型永磁结构设置于所述U型混合永磁结构的开口内，所述V型永磁结构由第一高矫顽力永磁体构成所述V型的两侧，所述第一高矫顽力永磁体与低矫顽力永磁体构成串联型磁路，所述V型永磁结构的开口朝向所述定子。进一步的，相邻的所述双层永磁区之间的转子铁心与所述定子之间设有第一空气隙。进一步的，双层永磁区内相邻的所述第二高矫顽力永磁体和第一高矫顽力永磁体之间设有第二空气隙，所述第二空气隙由所述U型的底部向所述定子延伸。进一步的，双层永磁区内第二高矫顽力永磁体和低矫顽力永磁体之间设有第三空气隙。进一步的，同一双层永磁区内所述低矫顽力永磁体设有两个，相邻的所述低矫顽力永磁体之间设有第四空气隙。进一步的，所述U型混合永磁结构和V型永磁结构具有同一对称轴。进一步的，所述第一高矫顽力永磁体和第二高矫顽力永磁体的充磁方向均为转子铁心圆周的切向，所述低矫顽力永磁体的充磁方向为转子铁心圆周的径向，U型混合永磁结构的两侧的第二高矫顽力永磁体的充磁方向相反，V型永磁结构的两侧的第一高矫顽力永磁体的充磁方向相反，双层永磁区内相邻的第二高矫顽力永磁体和第一高矫顽力的充磁方向相同。进一步的，相邻所述双层永磁区之间相邻的第二高矫顽力永磁体的充磁方向相同。进一步的，所述双层永磁区设有偶数个。本专利技术所提供的技术方案的优点在于：1、转子复合磁路采用双层结构，“V”型高矫顽力永磁两侧可提供充去磁旁路，解决了传统串联型由于脉冲调磁磁场通过两种永磁体，调磁效率低以及气隙磁场调节范围不宽等问题；2、串联磁路可使得低矫顽力永磁负载运行下工作点稳定，可进一步提高电机转矩密度；3、并联磁路可保证弱磁时，永磁磁场大部分在转子内部短路，显著提升调磁能力；4、利用短时脉冲电流进行调磁，几乎无励磁铜耗，且低矫顽力永磁可在线反复充去磁。5、驱动调磁控制策略仍可以借鉴传统矢量控制技术，控制器简单，易于实现。附图说明图1为本专利技术的电机结构示意图。图2为本专利技术增磁运行下的空载磁场分布图。图3为本专利技术弱磁运行下的空载磁场分布图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。请结合图1至图3所示，本实施例所涉及的双层永磁复合磁路记忆电机，包括定子1、电枢绕组4、混合永磁转子2和非导磁转轴3。定子设置在混合永磁转子外部，定子包括定子铁心齿1.1、定子轭1.2和设在定子铁心齿上的电枢绕组4，定子铁心齿1.1设置在定子轭1.2与混合永磁转子2之间，相邻的定子铁心齿1.1间形成空腔1.3，用于放置缠绕在定子铁心齿1.1上的三相电枢绕组4。混合永磁转子2包括转子铁心2.1，转子铁心2.1设置于非导磁转轴3外部，转子铁心2.1的周向均布有若干偶数个双层永磁区。相邻的双层永磁区之间的转子铁心2.1与定子1之间设有第一空气隙5。双层永磁区包括U型混合永磁结构和V型永磁结构。U型混合永磁结构和V型永磁结构具有同一对称轴。V型永磁结构由第一高矫顽力永磁体2.2构成，U型混合永磁结构由低矫顽力永磁体2.4和第二高矫顽力永磁体2.3构成。U型混合永磁结构的开口朝向定子1，U型混合永磁结构中由第二高矫顽力永磁体2.3构成U型的两侧，由低矫顽力永磁体2.4构成U型的底部，第二高矫顽力永磁体2.3和低矫顽力永磁体2.4之间设有第三空气隙6，相邻的低矫顽力永磁体2.4之间设有第四空气隙7。低矫顽力永磁体2.4可双向充磁从而实现气隙磁场的灵活在线调节，第二高矫顽力永磁体2.3与低矫顽力永磁体2.4在磁路上呈并联关系。V型永磁结构的开口朝向定子1，V型永磁结构设置于U型混合永磁结构的开口内，V型永磁结构由两个第一高矫顽力永磁体2.2构成V型的两侧。第一高矫顽力永磁体2.2与低矫顽力永磁体2.4形成串联型磁路，起到稳定低矫顽力永磁体2.4工作点的作用。双层永磁区内相邻的第二高矫顽力永磁体2.3和第一高矫顽力永磁体2.2之间设有第二空气隙2.5，第二空气隙2.5由U型的底部向定子1延伸。第一高矫顽力永磁体2.2和第二高矫顽力永磁体2.3的充磁方向均为转子铁心2.1圆周的切向，低矫顽力永磁体2.4的充磁方向为转子铁心圆周的径向。U型混合永磁结构的两侧的第二高矫顽力永磁体2.3的充磁方向相反，V型永磁结构的两侧的第一高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双层永磁复合磁路记忆电机，其特征在于，包括混合永磁转子、定子、电枢绕组和转轴，所述电枢绕组设置在定子上，所述定子设置在混合永磁转子外部，所述混合永磁转子包括转子铁心，所述转子铁心设置于所述转轴外部，所述转子铁心的周向均布有若干双层永磁区，所述双层永磁区包括U型混合永磁结构和V型永磁结构，所述U型混合永磁结构中由第二高矫顽力永磁体构成U型的两侧，由低矫顽力永磁体构成U型的底部，所述第二高矫顽力永磁体与低矫顽力永磁体构成并联型磁路，所述U型混合永磁结构的开口朝向所述定子，所述V型永磁结构设置于所述U型混合永磁结构的开口内，所述V型永磁结构由第一高矫顽力永磁体构成所述V型的两侧，所述第一高矫顽力永磁体与低矫顽力永磁体构成串联型磁路，所述V型永磁结构的开口朝向所述定子。

【技术特征摘要】
1.一种双层永磁复合磁路记忆电机，其特征在于，包括混合永磁转子、定子、电枢绕组和转轴，所述电枢绕组设置在定子上，所述定子设置在混合永磁转子外部，所述混合永磁转子包括转子铁心，所述转子铁心设置于所述转轴外部，所述转子铁心的周向均布有若干双层永磁区，所述双层永磁区包括U型混合永磁结构和V型永磁结构，所述U型混合永磁结构中由第二高矫顽力永磁体构成U型的两侧，由低矫顽力永磁体构成U型的底部，所述第二高矫顽力永磁体与低矫顽力永磁体构成并联型磁路，所述U型混合永磁结构的开口朝向所述定子，所述V型永磁结构设置于所述U型混合永磁结构的开口内，所述V型永磁结构由第一高矫顽力永磁体构成所述V型的两侧，所述第一高矫顽力永磁体与低矫顽力永磁体构成串联型磁路，所述V型永磁结构的开口朝向所述定子。2.根据权利要求1所述的双层永磁复合磁路记忆电机，其特征在于，相邻的所述双层永磁区之间的转子铁心与所述定子之间设有第一空气隙。3.根据权利要求1所述的双层永磁复合磁路记忆电机，其特征在于，所述双层永磁区内相邻的所述第二高矫顽力永磁体和第一高矫顽力永磁体之间设有第二空气隙，所述第二空气隙由所述U型的底部向所...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳辉，林鹤云，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32