一種軸向磁場磁通切換型表貼式永磁記憶電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種軸向磁場磁通切換型表貼式永磁記憶電機(jī)，該永磁記憶電機(jī)包括第一轉(zhuǎn)子（41）、第二轉(zhuǎn)子（42）、設(shè)置在第一轉(zhuǎn)子（41）和第二轉(zhuǎn)子（42）之間且軸向雙邊對稱結(jié)構(gòu)的定子（1）、用于將定子（1）、第一轉(zhuǎn)子（41）和第二轉(zhuǎn)子（42）的同軸安裝的安裝軸，定子位于兩轉(zhuǎn)子之間構(gòu)成軸向雙氣隙電機(jī)；定子（1）為雙邊對稱凸極結(jié)構(gòu)，包括定子鐵心（2）、若干永磁體（3）、三相電樞繞組（5）和單相脈沖繞組（6）；定子鐵心（2）包括定子軛（2.1）和自定子軛（2.1）分別向第一轉(zhuǎn)子（41）和第二轉(zhuǎn)子（42）中心方向凸出的定子齒（2.2）。本發(fā)明提高電機(jī)的功率密度，而同時具備較寬的轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍。
【專利說明】一種軸向磁場磁通切換型表貼式永磁記憶電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可調(diào)磁通永磁電機(jī)，具體來說，涉及一種軸向磁場磁通切換型表貼式永磁記憶電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在電機(jī)領(lǐng)域中，普通永磁同步電機(jī)(PMSM)由于普通永磁材料(如釹鐵硼)的固有特性，電機(jī)內(nèi)的氣隙磁場基本保持恒定，作為電動運(yùn)行時調(diào)速范圍十分有限，在諸如電動汽車，航空航天等寬調(diào)速直驅(qū)場合的應(yīng)用受到一定限制，故以實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)的氣隙磁場的有效調(diào)節(jié)為目標(biāo)的可調(diào)磁通永磁電機(jī)一直是電機(jī)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。永磁記憶電機(jī)(以下簡稱“記憶電機(jī)”)是一種新型的磁通可控型永磁電機(jī)，它采用低矯頑力鋁鎳鈷永磁體，通過定子繞組或者直流脈沖繞組產(chǎn)生周向磁場，從而改變永磁體磁化強(qiáng)度對氣隙磁場進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時永磁體的磁密水平具有被永磁體記憶的特點(diǎn)。
[0003]傳統(tǒng)的記憶電機(jī)由克羅地亞裔德國電機(jī)學(xué)者奧斯托維奇(Ostovic)教授在2001年提出。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的記憶電機(jī)由寫極式電機(jī)發(fā)展而來，轉(zhuǎn)子由鋁鎳鈷永磁體、非磁性夾層和轉(zhuǎn)子鐵心組成三明治結(jié)構(gòu)。這種特殊結(jié)構(gòu)能夠隨時對永磁體進(jìn)行在線反復(fù)不可逆充去磁，同時減小交軸電樞反應(yīng)對氣隙磁場的影響。
[0004]然而，這種基本結(jié)構(gòu)的記憶電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)存在著不足。由于采用了 AlNiCo永磁體，為了獲足夠的磁通，就必須采用足夠厚度的材料。而在上述的切向式結(jié)構(gòu)下，不易實(shí)現(xiàn)；同時，轉(zhuǎn)子必須做隔磁處理，而且整個轉(zhuǎn)子由多個部分緊固在軸上，降低了機(jī)械可靠性；最后，在需要寬調(diào)速的場合，如機(jī)床和電動汽車中，采用上述結(jié)構(gòu)的永磁氣隙主磁通不高，電機(jī)力能指標(biāo)也不能讓人滿意。
[0005]近些年來，一種新型的定子永磁型電機(jī)一磁通切換永磁(SwitchedFluxPermanentMagnet,以下簡稱SFPM)電機(jī)由于其卓越的性能受到國內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注。SFPM電機(jī)具有高功率密度、效率高、空載磁鏈雙極性、空載感應(yīng)電動勢的正弦度極高等優(yōu)點(diǎn)，與轉(zhuǎn)子永磁型電機(jī)相比，SFPM電機(jī)還具有安裝簡單、散熱性良好、轉(zhuǎn)動慣量小、適于高速運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。在永磁同步電機(jī)領(lǐng)域，SFPM電機(jī)已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)的內(nèi)置式和表貼式永磁電機(jī)，在航空等領(lǐng)域具有更大的工業(yè)價值。
[0006]然而，傳統(tǒng)SFPM電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心存在著磁滯損耗和渦流損耗，而且氣隙磁場由永磁體勵磁產(chǎn)生，難以調(diào)節(jié)，限制了其在電動汽車寬調(diào)速驅(qū)動場合的應(yīng)用；其次還存在漏磁問題，永磁體利用率不高，導(dǎo)致電磁兼容問題。
[0007]法國學(xué)者伊曼紐爾.黃(E.Hoang)提出了混合勵磁磁通切換永磁(HybridExcitation SwitchedFluxPermanentMagnet,以下簡稱 HESFPM)電機(jī)。其特征為:實(shí)現(xiàn)了氣隙磁場的可調(diào)節(jié)性，提高了永磁體利用率和功率密度，齒槽轉(zhuǎn)矩小等優(yōu)點(diǎn)；該電機(jī)勵磁磁勢和永磁磁勢并聯(lián)，使得其弱磁能力十分突出。但是，這種電機(jī)同時存在兩個磁勢源，兩者磁通容易相互耦合、相互影響，增大了電磁特性的復(fù)雜性，且存在增大勵磁損耗、勵磁電流控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)難度大等弱點(diǎn)。[0008]另一方面，軸向磁場電機(jī)由于其高轉(zhuǎn)矩密度和高效率特別適合有大轉(zhuǎn)矩需求的直驅(qū)場合的新能源領(lǐng)域，但是傳統(tǒng)軸向電機(jī)無槽解雇其磁負(fù)荷小，且永磁體均安裝在轉(zhuǎn)子上，不易冷卻，且容易產(chǎn)生較大的渦流損耗，制約了電機(jī)性能的進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明目的:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種軸向磁場磁通切換型表貼式永磁記憶電機(jī)，該永磁記憶電機(jī)可以提高電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度，并拓寬轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍，實(shí)現(xiàn)空載氣隙磁場可調(diào)。
[0010]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提出的一種軸向磁場磁通切換型表貼式永磁記憶電機(jī)，該永磁記憶電機(jī)包括第一轉(zhuǎn)子、第二轉(zhuǎn)子、設(shè)置在第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子之間軸向雙邊對稱結(jié)構(gòu)的定子、用于將定子、第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子的同軸安裝的安裝軸；
[0011]定子為雙邊對稱凸極結(jié)構(gòu)，包括定子鐵心、若干永磁體、三相電樞繞組和單相脈沖繞組；
[0012]定子鐵心包括定子軛和自定子軛分別向第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子中心方向凸出的定子齒；定子齒由數(shù)量相同的永磁齒和電樞齒組成，且永磁齒和電樞齒沿定子鐵心交替布置；相鄰的永磁齒和電樞齒之間形成定子槽；
[0013]若干永磁體固定連接在永磁齒的外表面上，且永磁體分別與第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子相對設(shè)置；永磁體軸向充磁，且相鄰的兩個永磁體的充磁方向相反；
[0014]三相電樞繞組位于定子槽中，且三相電樞繞組匝繞在電樞齒上，脈沖繞組匝繞在定子軛上；
[0015]第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子采用結(jié)構(gòu)相同的盤式結(jié)構(gòu)，每個轉(zhuǎn)子包括帶有通孔的轉(zhuǎn)子軛、設(shè)置在轉(zhuǎn)子軛上且突出于轉(zhuǎn)子軛內(nèi)表面的非導(dǎo)磁隔磁塊以及分塊轉(zhuǎn)子鐵心，分塊轉(zhuǎn)子鐵心且沿通孔周向均勻分布并固定嵌在轉(zhuǎn)子軛的外表面；
[0016]分塊轉(zhuǎn)子鐵心和非導(dǎo)磁隔磁塊均勻分布在轉(zhuǎn)子軛的圓盤表面，分塊轉(zhuǎn)子鐵心的數(shù)量隊(duì)和定子齒的數(shù)量Ns滿足-.NJNs =1±5，其中，m是永磁記憶電機(jī)的相數(shù)，η為整數(shù)，Ns=2mk，k為正整數(shù)。
[0017]優(yōu)選的，所述的定子鐵心呈雙邊對稱，由Ns個定子齒和定子軛一起拼裝成圓柱狀，且定子鐵心由硅鋼片制成。
[0018]優(yōu)選的，所述脈沖繞組的脈沖電流方向根據(jù)周向脈沖電流磁動勢對永磁體產(chǎn)生充磁作用或者去磁作用來決定。
[0019]優(yōu)選的，所述的永磁體由鋁鎳鈷永磁材料制成。
[0020]優(yōu)選的，所述的轉(zhuǎn)子軛和非導(dǎo)磁隔磁塊均由非導(dǎo)磁材料鋁、銅，或者鋼制成。
[0021]優(yōu)選的，所述的分塊轉(zhuǎn)子鐵心呈扇形狀，且由硅鋼片構(gòu)成。
[0022]有益效果:
[0023]1.整個電機(jī)整體結(jié)構(gòu)簡單。由于電機(jī)采用了軸向磁場定子永磁型結(jié)構(gòu)，軸向尺寸較短，永磁體、脈沖繞組、電樞繞組均置于定子中，易于散熱、冷卻。而轉(zhuǎn)子僅充當(dāng)導(dǎo)磁鐵心的作用，相對于傳統(tǒng)的永磁同步電機(jī)，本發(fā)明采用轉(zhuǎn)子的圓盤式結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)固，整體加工可以大大降低電機(jī)的風(fēng)阻、油阻，特別適用于高速運(yùn)行。[0024]2.本發(fā)明的電機(jī)采用的電樞繞組和脈沖繞組都采用集中式繞組，且電樞繞組隔齒纏繞，保證了繞組匝鏈的磁鏈呈雙極性變化，并降低了繞組之間的互感，有效地降低了端部長度，削減電機(jī)端部效應(yīng)，并實(shí)現(xiàn)了電機(jī)相鄰相的電磁熱隔離，增強(qiáng)了電機(jī)帶故障運(yùn)行能力；脈沖繞組匝繞在定子軛，相對于定子齒繞方式，大大節(jié)省了銅導(dǎo)線材料，并可以同時對兩側(cè)的永磁體進(jìn)行高效率在線調(diào)磁。
[0025]3.提高了永磁體的利用率和氣隙磁密。與傳統(tǒng)的軸向磁場磁通切換永磁電機(jī)不同，本發(fā)明采用表貼式永磁結(jié)構(gòu)，將永磁體貼覆在永磁齒的外表面。這樣極大地減少了電機(jī)的額外漏磁，提高了永磁體的利用率，并相對減少了永磁體材料的用量。
[0026]4、勵磁損耗小。本發(fā)明的電機(jī)能夠隨時對永磁體進(jìn)行在線反復(fù)不可逆充去磁，并根據(jù)記錄的充去磁參數(shù)隨時調(diào)用以滿足運(yùn)行目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)氣隙磁場的在線調(diào)磁，同時脈沖繞組只在非常短的時間內(nèi)施加充、去磁電流。因此，相對于混合勵磁磁通切換電機(jī)，周向磁場磁通切換永磁記憶電機(jī)在保證較強(qiáng)的轉(zhuǎn)矩能力的同時，具有很小的勵磁損耗，并且調(diào)速控制系統(tǒng)的復(fù)雜性相對要小，不存在電勵磁磁動勢和永磁磁勢相互影響、電機(jī)電磁特性較為復(fù)雜的情況。
[0027]5.本發(fā)明的電機(jī)采用了電勵磁磁通和永磁磁通串聯(lián)式磁路結(jié)構(gòu),極大地提高了脈沖電流對永磁體的瞬時充、去磁效率，保證采用較少的脈沖繞組匝數(shù)就能使脈沖電流較大范圍地改變鋁鎳鈷永磁體的磁化強(qiáng)度，因此非常適合嚴(yán)格要求薄形安裝的航空航天、電動汽車和風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，各部件按軸向依次組裝。
[0029]圖2a為當(dāng)脈沖磁動勢對永磁體進(jìn)行充磁，且轉(zhuǎn)子運(yùn)行到位置A時，本發(fā)明的電機(jī)磁通路徑圖，其中，虛線矩形框表示永磁磁通磁力線，實(shí)線矩形框表示脈沖電流磁通磁力線。
[0030]圖2b為當(dāng)脈沖磁動勢對永磁體進(jìn)行充磁，且轉(zhuǎn)子運(yùn)行到位置B時，本發(fā)明的電機(jī)磁通路徑圖，其中，虛線矩形框表示永磁磁通磁力線，實(shí)線矩形框表示脈沖電流磁通磁力線。
[0031 ] 圖3a為當(dāng)脈沖磁動勢對永磁體進(jìn)行去磁，且轉(zhuǎn)子運(yùn)行到位置A時，本發(fā)明的電機(jī)磁通路徑圖，其中，虛線矩形框表示永磁磁通磁力線，實(shí)線矩形框表示脈沖電流磁通磁力線。
[0032]圖3b為當(dāng)脈沖磁動勢對永磁體進(jìn)行去磁，且轉(zhuǎn)子運(yùn)行到位置B時，本發(fā)明的電機(jī)磁通路徑圖，其中，虛線矩形框表示永磁磁通磁力線，實(shí)線矩形框表示脈沖電流磁通磁力線。
[0033]圖中有:定子1、定子鐵心2、永磁體3、轉(zhuǎn)子4、三相電樞繞組5、脈沖繞組6、分塊轉(zhuǎn)子鐵心7、轉(zhuǎn)子軛8、隔磁塊9、定子軛2.1、定子齒2.2、定子槽2.3、永磁齒2.2.1、電樞齒2.2.2。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。[0035]本發(fā)明提供的軸向磁場磁通切換型表貼式永磁記憶電機(jī),該永磁記憶電機(jī)為雙轉(zhuǎn)子單定子結(jié)構(gòu)的雙氣隙永磁電機(jī)，其中，定轉(zhuǎn)子同軸安裝，定子為雙邊對稱凸極圓柱型結(jié)構(gòu)，包括定子鐵心、永磁體、三相電樞繞組和單相脈沖繞組；兩個轉(zhuǎn)子采用結(jié)構(gòu)相同的盤式結(jié)構(gòu)，包括為帶有置放轉(zhuǎn)軸的通孔的轉(zhuǎn)子軛、非導(dǎo)磁隔磁塊和分塊轉(zhuǎn)子鐵心組成，定轉(zhuǎn)子同軸安裝；
[0036]分塊轉(zhuǎn)子鐵心呈扇形狀，且沿轉(zhuǎn)子周向均勻分布并固定嵌在隔磁塊和轉(zhuǎn)子軛的外表面；定子鐵心包括定子軛和自定子軛向轉(zhuǎn)子鐵心中心方向凸出的定子齒；定子齒由數(shù)量相同的永磁齒和電樞齒組成，且永磁齒和電樞齒沿定子鐵心周向交替布置；相鄰的永磁齒和電樞齒之間形成定子槽；定子槽里面既置放三相電樞繞組，又置放脈沖繞組，其中，三相電樞集中繞組匝繞在電樞齒上，而脈沖繞組匝繞在定子軛上。
[0037]分塊轉(zhuǎn)子鐵心和非導(dǎo)磁隔磁塊均勻分布在轉(zhuǎn)子軛的圓盤表面，其數(shù)量隊(duì)和定子齒的數(shù)量Ns滿足'.Nr1.Ns，其中，m是永磁記憶電機(jī)的相數(shù)，η為整數(shù)，Ns=2mk, k為正整數(shù)。
[0038]該軸向磁場永磁記憶電機(jī)所選的永磁體為鋁鎳鈷材料，并沿軸向交替充磁，定子表貼式安裝方式有利于電機(jī)的散熱，降低熱損，以進(jìn)一步提供點(diǎn)擊的運(yùn)行效率。
[0039]所述的定子鐵心呈雙邊凸極結(jié)構(gòu)，且定子鐵心由硅鋼片制成。
[0040]所述的脈沖繞組的脈沖電流方向根據(jù)脈沖電流磁動勢對永磁體產(chǎn)生充磁作用或者去磁作用來決定。
[0041]如圖1所示，本發(fā)明所提出的軸向磁場磁通切換型表貼式永磁記憶電機(jī)包括第一轉(zhuǎn)子41、第二轉(zhuǎn)子42、設(shè)置在第一轉(zhuǎn)子41和第二轉(zhuǎn)子42之間呈“背靠背”軸向雙邊對稱結(jié)構(gòu)的定子1、用于將定子1、第一轉(zhuǎn)子41和第二轉(zhuǎn)子42的同軸安裝的安裝軸。
[0042]定子I為雙邊對稱凸極結(jié)構(gòu)，包括定子鐵心2、若干永磁體3、三相電樞繞組5和單相脈沖繞組6。
[0043]定子鐵心2包括定子軛2.1和自定子軛2.1分別向第一轉(zhuǎn)子41和第二轉(zhuǎn)子42中心方向凸出的定子齒2.2 ;定子齒2.2由數(shù)量相同的永磁齒2.2.1和電樞齒2.2.2組成，且永磁齒2.2.1和電樞齒2.2.2沿定子鐵心2交替布置；相鄰的永磁齒2.2.1和電樞齒2.2.2之間形成定子槽2.3。
[0044]若干永磁體3固定連接在永磁齒2.2.1的外表面上，且永磁體3分別與第一轉(zhuǎn)子41和第二轉(zhuǎn)子42相對設(shè)置；永磁體3軸向充磁，且相鄰的兩個永磁體3的充磁方向相反。
[0045]三相電樞繞組5位于定子槽2.3中，且三相電樞繞組5匝繞在電樞齒2.2.2上，脈沖繞組6匝繞在定子軛2.1上；
[0046]第一轉(zhuǎn)子41和第二轉(zhuǎn)子42采用結(jié)構(gòu)相同的盤式結(jié)構(gòu)，每個轉(zhuǎn)子包括帶有通孔的轉(zhuǎn)子軛8、設(shè)置在轉(zhuǎn)子軛8上且突出于轉(zhuǎn)子軛8內(nèi)表面的非導(dǎo)磁隔磁塊9以及分塊轉(zhuǎn)子鐵心7，分塊轉(zhuǎn)子鐵心7且沿通孔周向均勻分布并固定嵌在轉(zhuǎn)子軛8的外表面。
[0047]分塊轉(zhuǎn)子鐵心7和非導(dǎo)磁隔磁塊9均勻分布在轉(zhuǎn)子軛10的圓盤表面，分塊轉(zhuǎn)子鐵
心7的數(shù)量隊(duì)和定子齒2.2的數(shù)量Ns滿足:M / M = I ，其中，m是永磁記憶電機(jī)的相數(shù)，η為整數(shù)，Ns=2mk, k為正整數(shù)。[0048]本發(fā)明提供的軸向磁場磁通切換型表貼式永磁記憶電機(jī)為雙轉(zhuǎn)子單定子結(jié)構(gòu)的雙氣隙永磁電機(jī)；第一轉(zhuǎn)子41和第二轉(zhuǎn)子采用結(jié)構(gòu)相同的盤式結(jié)構(gòu)，包括為帶有通孔的轉(zhuǎn)子軛8、隔磁塊9和分塊轉(zhuǎn)子鐵心7，其中轉(zhuǎn)子軛8和隔磁塊9均為非導(dǎo)磁材料，分塊轉(zhuǎn)子鐵心7呈扇形狀，由硅鋼片構(gòu)成，且沿轉(zhuǎn)子2周向均勻分布并固定嵌在隔磁塊9和轉(zhuǎn)子軛8的外表面。
[0049]定子鐵心2包括定子軛2.1和自定子軛2.1向定子鐵心中心方向凸出的定子齒
2.2 ;定子齒2.2由數(shù)量相同的永磁齒2.2.1和電樞齒2.2.2組成，且永磁齒2.2.1和電樞齒2.2.2沿定子鐵心2周向交替布置；相鄰的永磁齒2.2.1和電樞齒2.2.2之間形成定子槽2.3 ;定子鐵心采用卷繞式硅鋼片，可以軸向和周向?qū)Т?，材料可以選取50W470冷軋無取向硅鋼片，結(jié)構(gòu)簡單可靠，易于加工冷卻。
[0050]永磁體3呈瓦片狀,米用表面式貼裝固定連接在永磁齒2.2.1的外表面上；永磁體3軸向充磁，且相鄰的兩個永磁體3的充磁方向相反；所述的永磁體3由高剩磁、低矯頑力的鋁鎳鈷永磁材料制成，內(nèi)部磁化水平可以利用瞬時電流脈沖進(jìn)行改變。
[0051]該電機(jī)定、轉(zhuǎn)子同軸安裝，定轉(zhuǎn)子之間采用軸承柔性連接。三相電樞繞組5位于定子槽2.3中，且三相電樞繞組5匝繞在電樞齒2.2.2上，脈沖繞組6匝繞在定子軛2.1上；
[0052]分塊轉(zhuǎn)子鐵心7和非導(dǎo)磁隔磁塊9均勻分布在轉(zhuǎn)子軛8的圓盤表面,轉(zhuǎn)子軛圓盤8和隔磁塊9均由非導(dǎo)磁材料鋁、銅，或者鋼制成，分塊轉(zhuǎn)子鐵心7呈扇形狀，且由硅鋼片卷繞構(gòu)成。
[0053]進(jìn)一步，所述的脈沖繞組6的脈沖電流方向根據(jù)脈沖電流磁動勢對永磁體3產(chǎn)生充磁作用或者去磁作用來決定。當(dāng)脈沖電流磁動勢對永磁體3產(chǎn)生充磁作用時，脈沖繞組6的脈沖電流方向與永磁體3充磁方向相同，當(dāng)脈沖電流磁動勢對永磁體3產(chǎn)生去磁作用時，脈沖繞組6的脈沖電流方向?yàn)榕c永磁體3充磁方向相反。
[0054]上述結(jié)構(gòu)中的脈沖繞組6為集中繞組，纏繞在定子鐵心2的永磁齒2.1上。脈沖繞組6隔齒首尾串聯(lián)形成兩組單相脈沖繞組，相鄰定子槽2.3的脈沖電流整體上形成兩兩交替分布。按照右手定則，每個脈沖繞組6中的電流方向與永磁齒3上的充磁方向相同或相反。本電機(jī)通過施加瞬時充磁、去磁脈沖電流調(diào)節(jié)永磁體3剩余磁化強(qiáng)度,實(shí)現(xiàn)真正意義上的電機(jī)空載氣隙磁場可調(diào)，提高電機(jī)的弱磁能力和轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍。
[0055]制成永磁體3的鋁鎳鈷永磁材料具有矯頑力、剩磁高的特點(diǎn)，采用鑄造型制造工藝，溫度穩(wěn)定性高。永磁磁勢與脈沖繞組6磁勢構(gòu)成串聯(lián)式磁路。這種串聯(lián)式磁路能保證施加脈沖電流的磁場較大程度地對其進(jìn)行充、去磁，從而極大地提高電勵磁效率，提高電機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍和弱磁能力。
[0056]由于脈沖繞組6施加的是瞬時電流脈沖，產(chǎn)生一個瞬時磁場，故脈沖磁勢不會明顯影響氣隙磁場，氣隙磁場主要由永磁體3提供。實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)所需的調(diào)磁系數(shù)，適當(dāng)選取充、去磁脈沖電流磁動勢的大小，以達(dá)到氣隙磁場的最優(yōu)化在線調(diào)節(jié)。
[0057]本發(fā)明采用圓盤形的轉(zhuǎn)子4，其結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)固，明顯減小了電機(jī)的風(fēng)阻和油阻。分塊轉(zhuǎn)子鐵心7的扇形結(jié)構(gòu)可以有效地縮短磁通路徑，減小不同相電樞繞組間的互感，增強(qiáng)了電機(jī)的容錯運(yùn)行能力，特別適用于高速運(yùn)行。
[0058]上述結(jié)構(gòu)的永磁記憶電機(jī)的工作原理如下:
[0059]在電機(jī)運(yùn)行過程中，電機(jī)的電樞齒2.2里流過的磁通(磁鏈)會根據(jù)轉(zhuǎn)子4的不同位置切換方向，如圖2a所示，由于電機(jī)轉(zhuǎn)子4運(yùn)行到位置A時和轉(zhuǎn)子4運(yùn)行到位置B時，三相電樞繞組5阻鏈的永磁磁通方向相反，因此三相電樞繞組5阻鏈永磁磁通后會感應(yīng)出正弦波形、雙極性的反電動勢，轉(zhuǎn)子4連續(xù)旋轉(zhuǎn)時，三相電樞繞組5中匝鏈的磁通方向呈周期性改變，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換?；诙ㄗ育X2.2和分塊轉(zhuǎn)子鐵心7形成的凸極效應(yīng)，以及定子齒2.2和分塊轉(zhuǎn)子鐵心7的不對等交錯特性，本發(fā)明的永磁記憶電機(jī)實(shí)質(zhì)上是一種新型磁阻感應(yīng)式永磁電機(jī)。
[0060]最關(guān)鍵的是，本發(fā)明的永磁記憶電機(jī)的脈沖繞組6在平時正常運(yùn)行處于開路狀態(tài)，由鋁鎳鈷永磁體3單獨(dú)提供氣隙磁場，避免了勵磁損耗，通過施加脈沖電流產(chǎn)生磁場對鋁鎳鈷永磁體6增磁和去磁，從而由具備新的磁密水平的永磁體3提供氣隙磁場。由于永磁體的“記憶”功能，可以通過調(diào)節(jié)脈沖電流的方向和大小，來實(shí)現(xiàn)電機(jī)氣隙磁場的靈活可控性，并且拓寬電機(jī)作為電動機(jī)運(yùn)行時的恒功率運(yùn)行范圍。
[0061 ] 具體來說，如圖2a所示，當(dāng)轉(zhuǎn)子4運(yùn)行到位置A時(處于位置A時:轉(zhuǎn)子4上的每個分塊轉(zhuǎn)子鐵心7分別與一個永磁齒2.2.1、一個電樞齒2.2.2和一個定子槽2.3相對,且從左側(cè)至右側(cè)，永磁齒2.2.1、定子槽2.3和電樞齒2.2.2順序排布)，脈沖繞組6產(chǎn)生的脈沖磁動勢和永磁體3充磁方向相同,表不脈沖繞組6正在對永磁體3進(jìn)行充磁,且當(dāng)轉(zhuǎn)子4轉(zhuǎn)動到位置B時(處于位置B時:轉(zhuǎn)子4上的每個分塊轉(zhuǎn)子鐵心202分別與一個永磁齒2.2.1、一個電樞齒2.2.2和一個定子槽2.3相對，且從左側(cè)至右側(cè)，電樞齒2.2.2、定子槽2.3和永磁齒2.2.1順序排布)，如圖2b所示，電樞齒2.2.2流經(jīng)的永磁磁通會發(fā)生交變，從而三相電樞繞組5感應(yīng)出正弦交變的反電動勢。同理，電機(jī)運(yùn)行在永磁體3去磁狀態(tài)時，當(dāng)轉(zhuǎn)子4轉(zhuǎn)動到位置A時，電機(jī)磁通路徑如圖3a所示；當(dāng)轉(zhuǎn)子4轉(zhuǎn)動到位置B時，電機(jī)磁通路徑如圖3b所不。圖3a相對于圖2a,圖3b相對于圖2a,僅僅是脈沖繞組6的電流方向發(fā)生了反轉(zhuǎn)。也就是說，圖3a和圖3b中，永磁體3工作在去磁狀態(tài)，而圖2a和圖2b中，永磁體3工作在充磁狀態(tài)。
[0062]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:本電機(jī)的轉(zhuǎn)子可以采用斜槽方式，有利于提高反電動勢的正弦性，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無位置傳感器運(yùn)行。本發(fā)明同樣適用于盤式結(jié)構(gòu)雙定子單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)或者單定子單轉(zhuǎn)子軸向磁場磁通切換型表貼式永磁記憶電機(jī)。
[0063]本發(fā)明的分析同樣適用于外轉(zhuǎn)子容錯型定子分割式磁通切換型記憶電機(jī)，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:本電機(jī)的轉(zhuǎn)子可以采用斜槽方式，有利于提高反電動勢的正弦性，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無位置傳感器運(yùn)行。
[0064]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種軸向磁場磁通切換型表貼式永磁記憶電機(jī),其特征在于:該永磁記憶電機(jī)包括第一轉(zhuǎn)子(41)、第二轉(zhuǎn)子(42)、設(shè)置在第一轉(zhuǎn)子(41)和第二轉(zhuǎn)子(42)之間軸向雙邊對稱結(jié)構(gòu)的定子(I)、用于將定子(I)、第一轉(zhuǎn)子(41)和第二轉(zhuǎn)子(42)的同軸安裝的安裝軸； 定子(I)為雙邊對稱凸極結(jié)構(gòu)，包括定子鐵心(2)、若干永磁體(3)、三相電樞繞組(5)和單相脈沖繞組(6)； 定子鐵心(2)包括定子軛(2.1)和自定子軛(2.1)分別向第一轉(zhuǎn)子(41)和第二轉(zhuǎn)子(42)中心方向凸出的定子齒(2.2);定子齒(2.2)由數(shù)量相同的永磁齒(2.2.1)和電樞齒(2.2.2)組成，且永磁齒(2.2.1)和電樞齒(2.2.2)沿定子鐵心(2)交替布置；相鄰的永磁齒(2.2.1)和電樞齒(2.2.2)之間形成定子槽(2.3)； 若干永磁體(3 )固定連接在永磁齒(2.2.1)的外表面上，且永磁體(3 )分別與第一轉(zhuǎn)子(41)和第二轉(zhuǎn)子(42)相對設(shè)置；永磁體(3)軸向充磁，且相鄰的兩個永磁體(3)的充磁方向相反； 三相電樞繞組(5)位于定子槽(2.3)中，且三相電樞繞組(5)匝繞在電樞齒(2.2.2)上，脈沖繞組(6)匝繞在定子軛(2.1)上；第一轉(zhuǎn)子(41)和第二轉(zhuǎn)子(42)采用結(jié)構(gòu)相同的盤式結(jié)構(gòu)，每個轉(zhuǎn)子包括帶有通孔的轉(zhuǎn)子軛(8)、設(shè)置在轉(zhuǎn)子軛(8)上且突出于轉(zhuǎn)子軛(8)內(nèi)表面的非導(dǎo)磁隔磁塊(9)以及分塊轉(zhuǎn)子鐵心(7)，分塊轉(zhuǎn)子鐵心(7)且沿通孔周向均勻分布并固定嵌在轉(zhuǎn)子軛(8)的外表面；分塊轉(zhuǎn)子鐵心(7)和非導(dǎo)磁隔磁塊(9)均勻分布在轉(zhuǎn)子軛(10)的圓盤表面，分塊轉(zhuǎn)子



η鐵心(7 )的數(shù)量Nr和定子齒(2.2)的數(shù)量Ns滿足:K / K = 1 ±n/2m，其中，m是永磁記憶電機(jī)的相數(shù)，η為整數(shù)，Ns=2mk, k為正整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向磁場磁通切換型表貼式永磁記憶電機(jī)，其特征在于:所述的定子鐵心(2)呈雙邊對稱，由Ns個定子齒(2.2)和定子軛(2.1) 一起拼裝成圓柱狀，且定子鐵心(2)由硅鋼片制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸向磁場磁通切換型表貼式永磁記憶電機(jī)，其特征在于:所述脈沖繞組(6)的脈沖電流方向根據(jù)周向脈沖電流磁動勢對永磁體(3)產(chǎn)生充磁作用或者去磁作用來決定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向磁場磁通切換型表貼式永磁記憶電機(jī)，其特征在于:所述的永磁體(3 )由鋁鎳鈷永磁材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向磁場磁通切換型表貼式永磁記憶電機(jī)，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)子軛(8)和非導(dǎo)磁隔磁塊(9)均由非導(dǎo)磁材料鋁、銅，或者鋼制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向磁場磁通切換型表貼式永磁記憶電機(jī)，其特征在于:所述的分塊轉(zhuǎn)子鐵心(7)呈扇形狀，且由硅鋼片構(gòu)成。
【文檔編號】H02K1/22GK103490573SQ201310432668
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】林鶴云, 陽輝, 董劍寧, 壯而行, 房淑華, 黃允凱 申請人:東南大學(xué)