一种磁极互补式混合永磁记忆电机制造技术

本发明专利技术属于电机技术领域，公开一种磁极互补式混合永磁记忆电机，包括混合永磁转子，所述混合永磁转子包括转子铁心、第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体、第四永磁体及开口向外等分分布于所述转子铁心周向的U型磁障，所述第三永磁体、所述第四永磁体对称设置于U型磁障两侧，所述第一永磁体和所述第二永磁体一字型内嵌在U型磁障底部。每个U型磁障内部两侧内嵌的永磁体矫顽力相同，与底部内嵌的永磁体矫顽力不同。相邻磁障底部及两侧内嵌的永磁体矫顽力不同。相邻磁极不同矫顽力等级的永磁体形成“互补”排布。本发明专利技术通过互补式磁极结构进一步拓宽转子设计空间，兼具高转矩密度和强稳磁能力。能力。能力。

【技术实现步骤摘要】
一种磁极互补式混合永磁记忆电机


[0001]本专利技术属于电机
，具体涉及一种磁极互补式混合永磁记忆电机。

技术介绍

[0002]永磁同步电机(PermanentmagnetSynchronousMachine，PMSM)因其高效率、高转矩密度和优良的动态特性，在新能源汽车、工业自动化、航空航天、家用电器等领域得到广泛的应用。
[0003]为提高功率密度、增强负载能力，传统永磁同步电机多采用强稀土永磁(如钕铁硼)，然而由于钕铁硼永磁高矫顽力的固有特性，导致气隙磁通难以调节，电机运行时调速范围受限。为实现永磁同步电机的宽调速运行，常用弱磁扩速方法是在定子绕组中通入负直轴电流分量，但该方法会增加定子铜耗，降低电机系统运行效率，并可能导致永磁的不可逆退磁、逆变器故障损坏变频器功率器件等问题。因此，如何实现永磁同步电机的高效气隙磁场调节、拓宽调速范围成为制约其应用的关键问题。
[0004]可变磁通记忆电机(VariableFluxMemoryMachine,VFMM)的概念最早由德国学者奥斯托维奇于2001年提出，记忆电机可以通过定子绕组施加短时脉冲电流改变低矫顽力永磁(如铝镍钴)的磁化强度来实现气隙磁场在线调节，实现多磁化状态切换，且几乎不存在励磁损耗，有望实现宽调速范围下的全工况高效率运行。然而，单一低矫顽力永磁型记忆电机具有转矩密度较低和易被电枢反应意外退磁等问题。为此，国内外许多学者提出混合永磁型记忆电机，该类电机的特点是在转子铁心上同时设置高矫顽力和低矫顽力两种永磁体。
[0005]混合永磁型记忆电机可分为并联磁路型和串联磁路型，并联磁路型记忆电机调磁范围宽，但负载运行时电枢反应易造成低矫顽力永磁体意外退磁；串联磁路型记忆电机转矩密度高、低矫顽力永磁体工作点稳定，但调磁范围受限。传统永磁同步电机为更多利用磁阻转矩多设计为正凸极性，但永磁磁场和电枢磁场间存在较为严重的交叉耦合现象。
[0006]为此，提供一种磁极互补式混合永磁记忆电机，用以解决高矫顽力永磁体对低矫顽力永磁体交叉耦合去磁严重问题，提高低矫顽力永磁体工作点稳定性。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种磁极互补式混合永磁记忆电机，解决了现有技术中高矫顽力永磁体对低矫顽力永磁体交叉耦合去磁严重问题，提高低矫顽力永磁体工作点稳定性。
[0008]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0009]一种磁极互补式混合永磁记忆电机，包括混合永磁转子，所述混合永磁转子由转子铁心、第一永磁体、第三永磁体、第二永磁体、第四永磁体以及U型磁障组成；第一混合永磁模块包括所述第一永磁体、所述第三永磁体以及所述U型磁障；所述第一永磁体内嵌在所述U型磁障底部，所述第三永磁体内嵌在所述U型磁障两侧；第二混合永磁模块包括所述第
二永磁体、所述第四永磁体以及所述U型磁障；所述第二永磁体内嵌在所述U型磁障底部，所述第四永磁体内嵌在所述U型磁障两侧；所述转子铁心径向外侧均布有U型槽，所述U型磁障固定连接在U型槽内；第一混合永磁模块与第二混合永磁模块相邻设置，且第一混合永磁模块与第二混合永磁模块交替分布在所述转子铁心上的U型槽内。
[0010]进一步地，所述U型磁障开口向外设置。
[0011]进一步地，所述第二永磁体和所述第四永磁体为钕铁硼永磁体；所述第一永磁体和所述第三永磁体为铝镍钴永磁体。
[0012]进一步地，所述第一永磁体与所述第三永磁体在磁路上呈并联关系；所述第二永磁体与所述第四永磁体在磁路上呈并联关系。
[0013]进一步地，所述第一永磁体与所述第二永磁体在磁路上呈串联关系。
[0014]进一步地，所述第一永磁体和所述第三永磁体构成永磁磁极的N极；所述第二永磁体和所述第四永磁体构成永磁磁极的S极。
[0015]进一步地，第一永磁体和第二永磁体以转子铁心圆周径向充磁，第三永磁体和第四永磁体以垂直于U型磁障两侧的切向方向充磁。
[0016]进一步地，所述混合永磁转子设置在定子的内侧；所述定子包括定子轭、定子齿以及定子槽；所述定子齿设置在所述定子轭与所述混合永磁转子之间，且与所述定子轭固定连接，相邻的所述定子齿之间形成所述定子槽；电枢绕组绕制在定子齿上。
[0017]进一步地，所述定子径向内侧与所述混合永磁转子径向外侧之间留有空气隙。
[0018]进一步地，所述转子铁心的内侧沿着轴线方向设有不导磁转轴。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]1、本专利技术相邻U型磁障内设置的第一永磁体、第二永磁体构成串联磁路，第三永磁体和第四永磁体构成串联磁路，每个U型磁障内不同矫顽力的永磁体V型设计形成聚磁效应，均有助于提高低矫顽力永磁体工作点稳定性，增强稳磁效果。
[0021]2、本专利技术设置等分分布于转子铁心的周向的U型磁障，有效减少高矫顽力永磁体对低矫顽力永磁体的交叉耦合去磁问题，U型磁障、第三永磁体、第四永磁体内嵌式的设置减少电机交轴电感，提高电机反凸极特性，增大调磁范围、逆变器电压利用率。
[0022]3、本专利技术利用短时的电流脉冲进行调磁，几乎没有调磁铜耗，低矫顽力永磁体可在线反复调磁，调磁控制与传统矢量控制类似，易于实现，将第一永磁体放置在直轴最短路径上，有效减少所需的磁化电流。
[0023]4、本专利技术的互补式磁极结构，提高电机永磁转子设计的自由度和永磁体利用率，有效减少永磁体用量。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是本专利技术实施例的电机横截面结构示意图；
[0026]图2是本专利技术实施例的电机在增磁状态的磁力线分布图；
[0027]图3是本专利技术实施例的电机在去磁状态的磁力线分布图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0030]如图1所示，本专利技术提供的一种实施例，一种磁极互补式混合永磁记忆电机，包括混合永磁转子3，混合永磁转子3由转子铁心31、第一永磁体32、第三永磁体33、第二永磁体34、第四永磁体35以及U型磁障36组成。第一混合永磁模块包括第一永磁体32、第三永磁体33以及U型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁极互补式混合永磁记忆电机，包括混合永磁转子(3)，其特征在于，所述混合永磁转子(3)由转子铁心(31)、第一永磁体(32)、第三永磁体(33)、第二永磁体(34)、第四永磁体(35)以及U型磁障(36)组成；第一混合永磁模块包括所述第一永磁体(32)、所述第三永磁体(33)以及所述U型磁障(36)；所述第一永磁体(32)内嵌在所述U型磁障(36)底部，所述第三永磁体(33)内嵌在所述U型磁障(36)两侧；第二混合永磁模块包括所述第二永磁体(34)、所述第四永磁体(35)以及所述U型磁障(36)；所述第二永磁体(34)内嵌在所述U型磁障(36)底部，所述第四永磁体(35)内嵌在所述U型磁障(36)两侧；所述转子铁心(31)径向外侧均布有U型槽，所述U型磁障(36)固定连接在U型槽内；第一混合永磁模块与第二混合永磁模块相邻设置，且第一混合永磁模块与第二混合永磁模块交替分布在所述转子铁心(31)上的U型槽内。2.根据权利要求1所述的磁极互补式混合永磁记忆电机，其特征在于，所述U型磁障(36)开口向外设置。3.根据权利要求1所述的磁极互补式混合永磁记忆电机，其特征在于，所述第二永磁体(34)和所述第四永磁体(35)为钕铁硼永磁体；所述第一永磁体(32)和所述第三永磁体(33)为铝镍钴永磁体。4.根据权利要求1所述的磁极互补式混合永磁记忆电机，其特征在于，所述第一永磁体(32)与所述第三永磁体(33)在磁路上呈并联关系；所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳辉，安淇楚，刘聃睿，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：