三段式V型串并联组合磁极可调磁通电机，属于永磁电机领域，本发明专利技术为解决现有技术不能兼顾串并联型可调磁通电机优点的问题。本发明专利技术在转子铁心每个磁极下设置一个V型永磁体槽，V型永磁体槽由两个一字型槽体对称设置构成，所述一字型槽体为三段式结构，且沿长度方向从外至内由外槽体、中间槽体和内槽体依次连通构成，所述外槽体由一号高矫顽力永磁体槽和一号低矫顽力永磁体槽沿厚度方向并列连通构成，所述内槽体由二号高矫顽力永磁体槽和二号低矫顽力永磁体槽沿厚度方向并列连通构成；在高矫顽力永磁体槽内高矫顽力永磁体，在低矫顽力永磁体槽内放置低矫顽力永磁体。磁体槽内放置低矫顽力永磁体。磁体槽内放置低矫顽力永磁体。
【技术实现步骤摘要】
三段式V型串并联组合磁极可调磁通电机
[0001]本专利技术涉及一种永磁电机的宽调速技术，属于永磁电机领域。
技术介绍
[0002]永磁同步电机因其高功率密度、高效率的优点，而成为新能源汽车的常用驱动电机，但是该类电机具有永磁磁场调节困难、弱磁扩速时效率低等缺点。针对上述问题，学者们提出了一种永磁磁场可调的可调磁通电机，这种电机可以通过施加d轴充、去磁电流脉冲改变永磁体磁化状态，从而到达扩宽电机调速范围的目的。相比于只采用一种低矫顽力永磁体的可调磁通电机，采用高矫顽力和低矫顽力永磁体组合磁极结构的电机可以有效提高功率密度。并联型可调磁通电机因具有去磁电流脉冲小、磁极组合形式多样等优点而得到了广泛研究，但其高矫顽力永磁体对低矫顽力永磁体的去磁作用使得低矫顽力永磁体工作稳定性差，电机所需正向磁化电流幅值较大，增大了电机驱动器的负担。串联型可调磁通电机具有抗退磁能力较强，一定程度降低成本的优点，但也存在难以改变低矫顽力永磁体磁化状态，调磁、调速效果不明显的问题。
技术实现思路
[0003]本专利技术目的是为了解决现有技术不能兼顾串并联型可调磁通电机优点的问题，提供了一种三段式V型串并联组合磁极可调磁通电机。
[0004]本专利技术所述三段式V型串并联组合磁极可调磁通电机，包括定子铁心1、定子绕组2、转子铁心3和转轴16；转子铁心3固定在转轴16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；
[0005]在转子铁心3每个磁极下设置一个V型永磁体槽，V型永磁体槽由两个一字型槽体对称设置构成，所述一字型槽体为三段式结构，且沿长度方向从外至内由外槽体14、中间槽体8和内槽体15依次连通构成，所述外槽体14由一号高矫顽力永磁体槽4和一号低矫顽力永磁体槽6沿厚度方向并列连通构成，所述内槽体15由二号高矫顽力永磁体槽10和二号低矫顽力永磁体槽12沿厚度方向并列连通构成；
[0006]一号高矫顽力永磁体槽4内放置一号高矫顽力永磁体5，二号高矫顽力永磁体槽10内放置二号高矫顽力永磁体11；一号低矫顽力永磁体槽6内放置一号低矫顽力永磁体7，二号低矫顽力永磁体槽12内放置二号低矫顽力永磁体13，中间槽体8内放置三号低矫顽力永磁体9。
[0007]优选地，V型永磁体槽沿轴向贯穿整个电机。
[0008]优选地，一号高矫顽力永磁体槽4和二号高矫顽力永磁体槽10同时靠近V型永磁体槽内侧，一号低矫顽力永磁体槽6和二号低矫顽力永磁体槽12同时靠近V型永磁体槽外侧；
[0009]或一号高矫顽力永磁体槽4和二号高矫顽力永磁体槽10同时靠近V型永磁体槽外侧，一号低矫顽力永磁体槽6和二号低矫顽力永磁体槽12同时靠近V型永磁体槽内侧。
[0010]优选地，每磁极下V型永磁体槽的对称轴线处、V型磁极与转子圆周之间均设置磁
桥。
[0011]优选地，V型永磁体槽的内张角范围为100
°
～160
°
。
[0012]优选地，一字型槽体的外槽体14、中间槽体8和内槽体15的厚度依次变大。
[0013]优选地，一号低矫顽力永磁体7、二号低矫顽力永磁体13和三号低矫顽力永磁体9采用矫顽力小于250kA/m的永磁材料，一号高矫顽力永磁体5和二号高矫顽力永磁体11采用矫顽力大于800kA/m的永磁材料。
[0014]优选地，一号低矫顽力永磁体7、二号低矫顽力永磁体13、三号低矫顽力永磁体9、一号高矫顽力永磁体5和二号高矫顽力永磁体11均为整块永磁体，或沿轴向由多块永磁体构成。
[0015]优选地，一号低矫顽力永磁体7、二号低矫顽力永磁体13、三号低矫顽力永磁体9、一号高矫顽力永磁体5和二号高矫顽力永磁体11均沿一字型槽体的厚度方向平行充磁；
[0016]正常工作状态下，同一磁极下的所有永磁体充磁方向相同，沿一字型槽体厚度方向指向V型内部或外部；相邻磁极下的永磁体充磁方向相反。
[0017]优选地，电机励磁方式包括：
[0018]电机正常工作时，磁路串联的一号高矫顽力永磁体5和一号低矫顽力永磁体7、磁路串联的二号高矫顽力永磁体11和二号低矫顽力永磁体13、与前述二者磁路并联的三号低矫顽力永磁体9的磁通共同进入气隙；
[0019]电枢绕组施加弱d轴去磁电流时，一号低矫顽力永磁体7、二号低矫顽力永磁体13和三号低矫顽力永磁体9的工作点降低，一号高矫顽力永磁体5对串联磁路中的一号低矫顽力永磁体7充磁以提高其工作点，二号高矫顽力永磁体11对串联磁路中的二号低矫顽力永磁体13充磁以提高其工作点，进而实现一号低矫顽力永磁体7和二号低矫顽力永磁体13的工作点高于三号低矫顽力永磁体9的工作点；
[0020]电枢绕组施加强d轴去磁电流时，一号低矫顽力永磁体7、二号低矫顽力永磁体13和三号低矫顽力永磁体9的工作点进一步降低，直至低矫顽力永磁体9去磁至反向磁化状态；一号高矫顽力永磁体5和一号低矫顽力永磁体7的磁通、二号高矫顽力永磁体11和二号低矫顽力永磁体13的磁通均有部分磁通进入气隙，部分磁通与反向磁化的三号低矫顽力永磁体9的磁通形成回路。
[0021]本专利技术的有益效果：本专利技术所诉三段式V型串并联组合磁极可调磁通电机能兼顾串、并联两种结构型电机的优点，既能提高并联组合磁极可调磁通电机低矫顽力永磁体工作点稳定性，降低电机充磁电流脉冲，又能改善串联型可调磁通电机的调磁、调速效果。
[0022]本专利技术所诉三段式V型串并联组合磁极可调磁通电机在正常运行时，串并联组合式的高矫顽力永磁体与低矫顽力永磁体的磁通共同进入气隙，V型永磁体槽靠近对称轴线的内槽体中放置磁路串联的较大厚度的高、低矫顽力永磁体，保证电机正向磁化状态下气隙磁密较高，且一定程度地降低其对中间低矫顽力永磁体的去磁作用，同时本身具有一定的调磁能力；中间槽体放置低矫顽力永磁体，作为可调磁极，用于实现调磁功能，当被脉冲电流反向磁化后可将两侧磁极的部分磁通短路，从而降低气隙磁密，实现调磁效果；V型永磁体槽靠近气隙侧的外槽体中放置磁路串联的较小厚度的高、低矫顽力永磁体，增强该位置抗交轴电枢反应去磁的能力。
[0023]三段永磁体槽厚度不同且由内向外依次递减，既对永磁体的装配起定位作用，又
可以固定永磁体防止其沿槽长边方向窜动；而且使每对极下的气隙磁密呈对称三段阶梯分布，提高了其正弦性。
[0024]将V型永磁体槽的张角限制在合理范围内，既避免电机的极弧系数过小，致使磁极间铁心短路大部分充磁/去磁磁通，影响调磁效果；又可以避免相邻不同极下永磁体距离过小，保证了电机凸极性，可以更好地利用磁阻转矩，提高电机的转矩密度。
[0025]每极下V型永磁体槽对称轴线处、V型磁极与转子圆周之间设置磁桥，以保证电机转子的机械强度。
附图说明
[0026]图1是本专利技术所述三段式V型串并联组合磁极可调磁通电机的结构示意图；
[0027]图2是一个磁极下槽体结构示意图；
[0028]图3是正向磁化时的各永磁体的磁化状态示意图；
[0029]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.三段式V型串并联组合磁极可调磁通电机，其特征在于，包括定子铁心(1)、定子绕组(2)、转子铁心(3)和转轴(16)；转子铁心(3)固定在转轴(16)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，在转子铁心(3)每个磁极下设置一个V型永磁体槽，V型永磁体槽由两个一字型槽体对称设置构成，所述一字型槽体为三段式结构，且沿长度方向从外至内由外槽体(14)、中间槽体(8)和内槽体(15)依次连通构成，所述外槽体(14)由一号高矫顽力永磁体槽(4)和一号低矫顽力永磁体槽(6)沿厚度方向并列连通构成，所述内槽体(15)由二号高矫顽力永磁体槽(10)和二号低矫顽力永磁体槽(12)沿厚度方向并列连通构成；一号高矫顽力永磁体槽(4)内放置一号高矫顽力永磁体(5)，二号高矫顽力永磁体槽(10)内放置二号高矫顽力永磁体(11)；一号低矫顽力永磁体槽(6)内放置一号低矫顽力永磁体(7)，二号低矫顽力永磁体槽(12)内放置二号低矫顽力永磁体(13)，中间槽体(8)内放置三号低矫顽力永磁体(9)。2.根据权利要求1所述三段式V型串并联组合磁极可调磁通电机，其特征在于，V型永磁体槽沿轴向贯穿整个电机。3.根据权利要求1所述三段式V型串并联组合磁极可调磁通电机，其特征在于，一号高矫顽力永磁体槽(4)和二号高矫顽力永磁体槽(10)同时靠近V型永磁体槽内侧，一号低矫顽力永磁体槽(6)和二号低矫顽力永磁体槽(12)同时靠近V型永磁体槽外侧；或一号高矫顽力永磁体槽(4)和二号高矫顽力永磁体槽(10)同时靠近V型永磁体槽外侧，一号低矫顽力永磁体槽(6)和二号低矫顽力永磁体槽(12)同时靠近V型永磁体槽内侧。4.根据权利要求1所述三段式V型串并联组合磁极可调磁通电机，其特征在于，每磁极下V型永磁体槽的对称轴线处、V型磁极与转子圆周之间均设置磁桥。5.根据权利要求1所述三段式V型串并联组合磁极可调磁通电机，其特征在于，V型永磁体槽的内张角范围为100
°
～160
°
。6.根据权利要求1所述三段式V型串并联组合磁极可调磁通电机，其特征在于，一字型槽体的外槽体(14)、中间槽体(8)和内槽体(15)的厚度依次变大。7.根据权利要求1所述三段式V型串并联组合磁极可调磁通电机...
【专利技术属性】
技术研发人员：王明峤，郑萍，佟诚德，乔光远，梁晓宇，刘法亮，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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