一種串聯(lián)型混合磁材料電的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種串聯(lián)型混合磁材料電機(jī)，包括勵(lì)磁、外定子和模塊化內(nèi)轉(zhuǎn)子,所述的外定子上放置有三相交流電樞，所述的三相交流電樞采用集中繞組，所述的勵(lì)磁采用混合永磁材料，所述的勵(lì)磁包括低性能鐵氧體永磁材料和高性能釹鐵硼永磁材料。使得低性能鐵氧體和高性能釹鐵硼的磁路構(gòu)成串聯(lián)。該串聯(lián)型混合磁材料電機(jī)充分利用了釹鐵硼和鐵氧體磁材料的性能差異，使得該類(lèi)型電機(jī)具有高度正弦化的反電勢(shì)。為磁材料的混合使用開(kāi)辟了廣闊的前景。
【專利說(shuō)明】一種串聯(lián)型混合磁材料電機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)，特指一種串聯(lián)型混合磁材料電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著高性能永磁材料的發(fā)展，永磁電機(jī)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。該類(lèi)電機(jī)具有體積小，功率密度高，效率高的特點(diǎn)。同時(shí)，高性能永磁材料的價(jià)格也在節(jié)節(jié)攀升。為了降低電機(jī)的制造成本，兩種常用的思路被提出。一種是利用低性能的永磁材料來(lái)代替高性能的永磁材料。另一種是通過(guò)使用新硅鋼片材料，從而在電機(jī)中不使用永磁材料。
[0003]現(xiàn)有文獻(xiàn)中提及的低性能永磁材料和高性能的永磁材料主要是指鐵氧體和釹鐵硼。鐵氧體材料的突出優(yōu)點(diǎn)是:價(jià)格低廉，不含稀土材料；制造工藝簡(jiǎn)單；矯頑力大；克去磁能力強(qiáng)。但鐵氧體的磁積能較低，而釹鐵硼是目前磁積能最高的永磁材料。為了利用低性能的鐵氧體代替釹鐵硼，首先要找到一個(gè)具有發(fā)揮鐵氧體優(yōu)勢(shì)的電機(jī)結(jié)構(gòu)。目前利用最廣泛的是福向電機(jī)結(jié)構(gòu)。文獻(xiàn)“Alternative rotor designs for high performancebrushless permanent magnet machines for hybrid electric vehicles，，中(公開(kāi)發(fā)表于 2012 年 IEEE Transactions on Magnetics 48 卷，2 期，835-838 頁(yè))在福向電機(jī)結(jié)構(gòu)成功利用鐵氧體代替釹鐵硼，并使得該低性能鐵氧體電機(jī)特性與高性能釹鐵硼電機(jī)相當(dāng)。在此基石出上，文獻(xiàn)“Design and analysis of a spoke type motor with segmented pushingpermanent magnet for concentrating air-gap flux density，，(公開(kāi)發(fā)表于 2013年 IEEETransactions on Magnetics 49卷，5期，2397-2400頁(yè))通過(guò)增加鐵氧體的聚磁環(huán)，使得電機(jī)內(nèi)的氣隙磁密增大。另一方面，有些電機(jī)結(jié)構(gòu)中，通過(guò)應(yīng)用新型硅鋼片材料避免了永磁體材料的使用° 文獻(xiàn)“Torque density and efficiency improvements of a switchedreluctance motor without rare-earth material for hybrid vehicles，，(公開(kāi)發(fā)表于2011 年 IEEE Transactions on Industry Applications 47 卷，3 期，1240-1246 頁(yè))中通過(guò)采用新型的低損耗硅鋼片材料來(lái)提高開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的效率和轉(zhuǎn)矩密度，使得該電機(jī)具有與永磁電機(jī)相媲美的優(yōu)勢(shì)。綜上所述，無(wú)論利用低性能的鐵氧體代替高性能的釹鐵硼還是采用新型材料都能取得較好的結(jié)果。`
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種既使用低性能的鐵氧體，又使用高性能的釹鐵硼的串聯(lián)型混合磁材料電機(jī)。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:一種串聯(lián)型混合磁材料電機(jī)，包括勵(lì)磁、外定子和模塊化內(nèi)轉(zhuǎn)子，所述的外定子上放置有三相交流電樞，所述的三相交流電樞采用集中繞組，所述的勵(lì)磁采用混合永磁材料，所述的勵(lì)磁包括低性能鐵氧體永磁材料和高性能釹鐵硼永磁材料。
[0006]所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子采用模塊化結(jié)構(gòu)，所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子模塊為“凸”字型，所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子的雙肩上安裝有低性能鐵氧體永磁材料。[0007]所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子之間放置有高性能釹鐵硼永磁材料，所述的低性能鐵氧體永磁材料和聞性能欽鐵砸永磁材料的磁路是串聯(lián)的。
[0008]采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型具有以下有益效果:1、本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子采用模塊化結(jié)構(gòu)，易于加工。
[0009]2、本實(shí)用新型充分利用了“凸”字型轉(zhuǎn)子模塊，使得低性能的鐵氧體和高性能的釹鐵砸磁路串聯(lián)。
[0010]3、本實(shí)用新型充分利用串聯(lián)磁路中鐵氧體和釹鐵硼的性能差異，使得該混合磁材料電機(jī)獲得高度正弦化的反電勢(shì)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0012]圖2是鐵氧體和釹鐵硼的充磁方向；
[0013]圖3是鐵氧體和釹鐵硼磁路；
[0014]圖4是反電勢(shì)；
[0015]圖5是反電勢(shì)諧波分析；
[0016]圖中:1.外定子；2.集中繞組；3.內(nèi)轉(zhuǎn)子；4.聞性能欽鐵砸永磁材料；5.低性能鐵氧體永磁材料。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面根據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步解釋。
[0018]如圖1所示，一種串聯(lián)型混合磁材料電機(jī)，包括勵(lì)磁、外定子I和模塊化內(nèi)轉(zhuǎn)子3，外定子I和內(nèi)轉(zhuǎn)子3的鐵芯均采用國(guó)內(nèi)常用的D23材料沖片疊壓而成。所述的外定子I上放置有三相交流電樞，所述的三相交流電樞采用集中繞組2，所述的勵(lì)磁采用混合永磁材料，所述的勵(lì)磁包括低性能鐵氧體永磁材料5和高性能釹鐵硼永磁材料4。
[0019]所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子3采用模塊化結(jié)構(gòu)，所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子3模塊為“凸”字型，所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子3的雙肩上安裝有低性能鐵氧體永磁材料5。
[0020]所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子3之間放置有高性能釹鐵硼永磁材料4，所述的低性能鐵氧體永磁材料5和聞性能欽鐵砸永磁材料4的磁路是串聯(lián)的。
[0021]如圖2所示，每個(gè)“凸”字型轉(zhuǎn)子模塊雙肩上的鐵氧體的充磁方向一致，且指向圓心，相鄰兩個(gè)“凸”字型轉(zhuǎn)子模塊雙肩上的低性能鐵氧體永磁材料5的充磁方向相反。每個(gè)“凸”字型轉(zhuǎn)子模塊兩邊的高性能釹鐵硼永磁材料4的充磁方向相反。當(dāng)?shù)托阅荑F氧體永磁材料5和高性能釹鐵硼永磁材料4的充磁方向確定之后，低性能鐵氧體永磁材料5和高性能欽鐵砸永磁材料4在磁路中就形成了串聯(lián)的關(guān)系。
[0022]如圖3所示。磁力線從高性能釹鐵硼永磁材料4經(jīng)過(guò)內(nèi)轉(zhuǎn)子3到低性能鐵氧體永磁材料5再經(jīng)過(guò)外定子I最后回到高性能釹鐵硼永磁材料4中。此時(shí)低性能鐵氧體永磁材料5和高性能釹鐵硼永磁材料4可以看成兩節(jié)低性能和高性能的電源串聯(lián)在磁路中。為了充分體現(xiàn)該混合磁材料電機(jī)的優(yōu)勢(shì)，建立了三個(gè)電機(jī)模型。模型I 凸”字型轉(zhuǎn)子模塊雙肩上不安裝的低性能鐵氧體永磁材料5 ;模型I1:轉(zhuǎn)子模塊不加工成“凸”字型，轉(zhuǎn)子上只有高性能釹鐵硼永磁材料4 ;模型II1:所提出的混合磁材料電機(jī)。[0023]如圖4所示，三種模型的單匝集中繞組2的反電勢(shì)波形。從圖中可以看出模型III的反電勢(shì)是正弦的，模型II的反電勢(shì)是梯形的，模型I的反電勢(shì)在放置低性能鐵氧體永磁材料5的位置出現(xiàn)塌陷。
[0024]附圖5給出了反電勢(shì)的傅里葉分析，從圖中可以看出，混合磁材料電機(jī)的具有最大的基波和較小的諧波，因此串聯(lián)型混合磁材料能夠獲得高度正弦化的反電勢(shì)。為磁材料的混合使用開(kāi)辟了廣闊的前景。
【權(quán)利要求】
1.一種串聯(lián)型混合磁材料電機(jī)，包括勵(lì)磁、外定子和模塊化內(nèi)轉(zhuǎn)子，其特征在于所述的外定子上放置有三相交流電樞，所述的三相交流電樞采用集中繞組，所述的勵(lì)磁采用混合永磁材料，所述的勵(lì)磁包括低性能鐵氧體永磁材料和高性能釹鐵硼永磁材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種串聯(lián)型混合磁材料電機(jī)，其特征在于所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子采用模塊化結(jié)構(gòu)，所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子模塊為“凸”字型，所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子的雙肩上安裝有低性能鐵氧體永磁材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種串聯(lián)型混合磁材料電機(jī)，其特征在于所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子之間放置有高性能釹鐵硼永磁材料，所述的低性能鐵氧體永磁材料和高性能釹鐵硼永磁材料的磁路是串聯(lián)的。
【文檔編號(hào)】H02K21/14GK203674940SQ201320805412
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】劉國(guó)海, 陳前, 趙文祥, 劉正蒙 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)