一种具有楔形永磁体的可变结构磁通切换电机制造技术

本发明专利技术公开一种具有楔形永磁体的可变结构磁通切换电机，属于电机技术领域；一种具有楔形永磁体的可变结构磁通切换电机，包括转子，所述转子外侧设置多个呈周向均匀分布的模块化定子铁芯，所述模块化定子铁芯与所述转子之间形成定转子间气隙；相邻两个所述模块化定子铁芯之间形成一个梯形安装槽，每个所述梯形安装槽内安装有一个楔形永磁体，所述楔形永磁体能够沿着所述转子的轴向或者径向移动，并改变所述楔形永磁体与所述模块化定子铁芯之间的间隙，从而起到了调节电机励磁磁场/气磁磁场的效果。场的效果。场的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种具有楔形永磁体的可变结构磁通切换电机


[0001]本专利技术属于电机
，具体涉及一种具有轴向/径向楔形永磁体的可变结构磁通切换电机。

技术介绍

[0002]区别于传统的转子励磁型永磁电机，定子励磁型磁通切换电机(以下简称“磁通切换电机”)的永磁体和电枢绕组均位于静止的定子侧，既实现了电机的无刷化，永磁体和电枢绕组也可以通过简单的冷却系统被充分冷却，同时各部件可采用模块化设计，具有槽满率高、加工便利、容错性好的优点。因此，磁通切换电机在近些年来受到学术界和工业界的重点关注，并逐渐在航空航天、新能源汽车、直线曳引、风力发电机等行业或领域中显示出了特有的技术优势和应用潜力。
[0003]然而，由于永磁电机(包括传统转子励磁型永磁电机和磁通切换电机)固有的结构特点和励磁方式，永磁体一旦安装于电机之后，永磁体的空载励磁磁场和电机气隙磁场便难调节。尤其是磁通切换电机，即便是在负载条件下，考虑电枢反应磁场时的气隙磁场与空载气隙磁场几乎相同，因此励磁磁场/气隙磁场较难调节是磁通切换电机的典型缺点之一。根据电机学的基本原理可知，电机的励磁磁场/气隙磁场调节能力与电机的弱磁扩速范围、高效区分布特性、转速转矩特性密切相关，于是研究者从多种角度设计了永磁电机的励磁磁场/气隙磁场调节技术。
[0004]从技术特点来看，基于变驱动电流的弱磁/增磁技术和基于变电机结构的磁场调节技术是两类典型的技术：
[0005]其中，前者是通过改变电机电枢绕组中交轴电流(产生转矩的电流分量)与直轴电流(产生磁场的电流分量)的比例，来实现弱磁/增磁的效果和转矩控制，但该技术存在明显不足：首先，在考虑电机驱动器电流约束时，直轴电流的分配必然导致交轴电流的变化，这会影响电机的转矩输出能力和系统的效率；其次，直流电流的调节依赖于前期离线表格和运行时的在线调正，这导致弱磁/增磁的效果总是滞后于指令，且调节范围有限；最后，当直轴负向电流过大时，永磁体存在不可逆失磁的风险，进而威胁电机系统的可靠运行。
[0006]对于第二类基于变电机结构的磁场调节技术，以往研究主要围绕传统的转子励磁型永磁电机展开，日本东芝公司提出了一种具有分段式转子的主动机械调节型调速电机，该技术中转子被分为两段，通过调整分段转子轴向的夹角实现合成气磁磁场的调节，但该技术存在结构复杂、可靠性低的缺点，尤其是当转子高速旋转时，如何动作机械结构来实现夹角调整，安全性也难以保证。英国谢菲尔德大学的提出一种附加短路环漏磁方式机械变磁通永磁电机，该技术借助其定子外部添加具有导磁性能的短路环，致使嵌在定子单元中间永磁体生成的磁通将经过短路环导通形成电磁通路，以此来削弱电机内部气隙磁场的强度，但是机械传动装置在电机运转时比较难将短路环调节到合适的角度，从而会降低电机一定的运转效率，尤其是，该技术所提出的短路环远离电机气隙，与气隙没有直接接触，电机调磁效果非常有限；国内哈尔滨工业大学提出了一种具有锥形转子的主动机械调节型调
速电机，但是锥形转子带来的单边磁拉力问题也是一个新的挑战。因此，综合现有的基于变电机结构的磁场调节技术，可以发现：1)机械调磁机构位于转子，需要随转子一起运动，或调节转子，结构复杂，可靠性低；2)机械调磁机构位于定子，依靠调整永磁体的漏磁，弱磁效果非常有限。

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具有轴向/径向楔形永磁体的可变结构磁通切换电机，解决了
技术介绍
中的技术问题。
[0008]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0009]一种具有楔形永磁体的可变结构磁通切换电机，包括转子，所述转子外侧设置多个呈周向均匀分布的模块化定子铁芯，所述模块化定子铁芯与所述转子之间形成定转子间气隙；
[0010]相邻两个所述模块化定子铁芯之间形成一个梯形安装槽，每个所述梯形安装槽内安装有一个楔形永磁体，所述楔形永磁体能够沿着所述转子的轴向或者径向移动，并改变所述楔形永磁体与所述模块化定子铁芯之间的间隙。
[0011]进一步地，所述楔形永磁体能够紧密嵌入相邻的两个所述模块化定子铁芯之间，此时，电机主磁路中仅存在定转子间气隙。
[0012]进一步地，所述梯形安装槽沿着所述转子径向逐渐变窄，且越靠近所述定转子间气隙处越窄；所述楔形永磁体的横截面呈楔形结构，且越靠近定转子间气隙越窄。
[0013]进一步地，所述楔形永磁体靠近所述定转子间气隙的一侧不超出所述模块化定子铁芯的内侧。
[0014]进一步地，所述梯形安装槽沿着所述转子轴向逐渐变窄，所述楔形永磁体沿着所述转子轴向宽度逐渐变窄，且所述楔形永磁体沿着所述转子轴向移动，能改变所述楔形永磁体与所述模块化定子铁芯之间的间隙。
[0015]进一步地，所述楔形永磁体的轴向长度小于所述模块化定子铁芯的轴向长度。
[0016]进一步地，所述楔形永磁体为钕铁硼、铁氧体、钐钴、铝镍钴中的一种或者多种。
[0017]进一步地，所述模块化定子铁芯上开设有定子槽，定子槽内安装有定子绕组。
[0018]进一步地，所述模块化定子铁芯和转子均通过片状模塑软磁复合材料压制而成。
[0019]一种新能源汽车，其中包括上述电机。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]本专利技术提出一种具有轴向/径向楔形永磁体的可变结构磁通切换电机，实现励磁磁场/气隙磁场的调节，同时尽可能让电机结构简单化、紧凑化，尤其是满足不同转速时的励磁磁场/气隙磁场调节及时性、可靠性，对于克服现有磁通切换电机的不足，提升磁通切换电机的优势特点和应用潜力，扩宽磁通切换电机的应用领域具有重要的意义。
附图说明
[0022]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。
[0023]图1为本专利技术实施例1中的磁通切换电机的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例1的磁通切换电机中径向楔形永磁体沿径向移动后的结构示意图；
[0025]图3为本专利技术实施例2中的磁通切换电机的结构示意图；
[0026]图4为本专利技术实施例2中的磁通切换电机结构爆炸视图；
[0027]图5为本专利技术实施例2磁通切换电机中轴向楔形永磁体沿轴向移动后的结构示意图；
[0028]图6为本专利技术实施例1的磁通切换电机在原始结构、变结构1、变结构2时气隙磁密的变化示意图；
[0029]图7为本专利技术实施例2的磁通切换电机在原始结构、变结构1、变结构2时气隙磁密的变化。
[0030]其中，附图标记为：1、径向模块化定子铁芯；2、定子绕组I；3、径向楔形永磁体；4、定转子间气隙；5、转子I；6、转轴；701、左侧附加气隙；702、右侧附加气隙；8、轴向模块化定子铁芯；9、轴向楔形永磁体；10、定子绕组II；11、转子II；1201、左侧附加气隙II；1202、右侧附加气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有楔形永磁体的可变结构磁通切换电机，包括转子，其特征在于，所述转子外侧设置多个呈周向均匀分布的模块化定子铁芯，所述模块化定子铁芯与所述转子之间形成定转子间气隙；相邻两个所述模块化定子铁芯之间形成一个梯形安装槽，每个所述梯形安装槽内安装有一个楔形永磁体，所述楔形永磁体能够沿着所述转子的轴向或者径向移动，并改变所述楔形永磁体与所述模块化定子铁芯之间的间隙。2.根据权利要求2所述的一种具有楔形永磁体的可变结构磁通切换电机，其特征在于，所述楔形永磁体能够紧密嵌入相邻的两个所述模块化定子铁芯之间，此时，电机主磁路中仅存在定转子间气隙。3.根据权利要求1所述的一种具有楔形永磁体的可变结构磁通切换电机，其特征在于，所述梯形安装槽沿着所述转子径向逐渐变窄，且越靠近所述定转子间气隙处越窄；所述楔形永磁体的横截面呈楔形结构，且越靠近定转子间气隙越窄。4.根据权利要求3所述的一种具有楔形永磁体的可变结构磁通切换电机，其特征在于，所述楔形永磁体靠近所述定转子间气隙的一侧不超出所述模块化定子铁芯的内侧。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：张淦，张志恒，邹志翔，郭喜彬，杨玉凯，花为，徐小涵，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：