混合永磁体在磁通切换永磁电机中的应用方法技术

本发明专利技术混合永磁体在磁通切换永磁电机中的应用方法，涉及有永久磁体的定子铁芯的电机，在磁通切换永磁电机定子模块的轭部的位置安装高磁能积的稀土永磁体，在靠近电机定子模块的齿部位置安装低磁能积的铁氧体永磁体，将高磁能积的稀土永磁体与低磁能积的铁氧体永磁体连接为一体组成混合永磁体模块，在每一个电机定子模块的一侧安装磁化方向为顺时针的混合永磁体模块，在该电机定子模块的另一侧则安装磁化方向为逆时针的混合永磁体模块，由此磁化方向为顺时针的混合永磁体模块与磁化方向为逆时针的混合永磁体模块在电机定子模块的两侧形成交替安装方式，克服了现有磁通切换永磁电机成本过高，齿部严重磁饱和，电机转矩密度下降和齿槽转矩大的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术，涉及有永久磁体的定子铁芯的电机，在磁通切换永磁电机定子模块的轭部的位置安装高磁能积的稀土永磁体，在靠近电机定子模块的齿部位置安装低磁能积的铁氧体永磁体，将高磁能积的稀土永磁体与低磁能积的铁氧体永磁体连接为一体组成混合永磁体模块，在每一个电机定子模块的一侧安装磁化方向为顺时针的混合永磁体模块，在该电机定子模块的另一侧则安装磁化方向为逆时针的混合永磁体模块，由此磁化方向为顺时针的混合永磁体模块与磁化方向为逆时针的混合永磁体模块在电机定子模块的两侧形成交替安装方式，克服了现有磁通切换永磁电机成本过高，齿部严重磁饱和，电机转矩密度下降和齿槽转矩大的缺陷。【专利说明】
本专利技术的技术方案涉及有永久磁体的定子铁芯的电机，具体地说是。
技术介绍
磁通切换永磁电机由于其永磁体安装在电机的定子上，转子上既无永磁体也无绕组，故其结构非常稳定，是一种容错性能很高的新型永磁电机。与其它的定子型永磁同步电机,如磁通反向永磁电机和双凸极永磁同步电机相比，由于磁通切换永磁电机的特殊聚磁结构，可以使其在气隙部分产生很高的磁通密度，并且磁通切换永磁电机是一个双极性的永磁电机，使得有效的磁通利用率较高，故其功率密度较其它两种定子型永磁电机要高很多。所以磁通切换永磁电机在近年来吸引了很多学者的注意。 现有技术的磁通切换永磁电机绝大多数是在其定子部分全部使用高磁能积的钕铁硼稀土永磁材料，存在的缺陷是:电机制造成本过高；这种高性能的永磁体的使用使得电机的定子齿部产生的磁通密度过高进而使得齿部严重磁饱和，导致电机转矩密度下降和齿槽转矩非常大，例如现有技术中的CNlO 1820192A “混合励磁型永磁磁通切换电机”和CN101277053A “混合励磁型磁通切换电机”，均是这一类磁通切换永磁电机。CN103580327A公开了混合永磁体转子组件及相应的电机，包括转子铁心、设置在转子铁心中的多个磁体容置槽和容置在磁体容置槽内的多组混合永磁体,其中，多组混合永磁体中的每一组均包括位于磁体容置槽的中心位置处的铁氧体永磁体和位于磁体容置槽的两侧端部的稀土永磁体，由于低磁能积的铁氧体永磁体的体积远大于稀土永磁体的体积，这使得电机体积增大，制造工艺复杂，又因为转子是旋转的，所以转子越复杂，故障越高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供，在磁通切换永磁电机的定子中使用两种磁性能不同的永磁体连接而成的混合永磁体，即在靠近电机定子轭部的位置安装高磁能积的稀土永磁体，在靠近电机定子齿部位置安装低磁能积并低价格的铁氧体永磁体，克服了现有技术的磁通切换永磁电机制造成本过高，使用高磁能积的永磁体使得电机定子齿部产生的磁通密度过高进而使得齿部严重磁饱和，导致电机转矩密度下降和齿槽转矩非常大的缺陷。 本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是:，步骤是:在磁通切换永磁电机的电机定子模块的轭部的位置安装高磁能积的稀土永磁体，在靠近电机定子模块的齿部位置安装低磁能积的铁氧体永磁体，并且将高磁能积的稀土永磁体与低磁能积的铁氧体永磁体连接为一体组成混合永磁体模块，在每一个电机定子模块的一侧安装磁化方向为顺时针的混合永磁体模块，在该电机定子模块的另一侧则安装磁化方向为逆时针的混合永磁体模块，由此磁化方向为顺时针的混合永磁体模块与磁化方向为逆时针的混合永磁体模块在电机定子模块的两侧形成交替安装方式，更具体地说是选择以下两种方式中的一种: 第一种,混合永磁体在圆形旋转磁通切换永磁电机中的安装方式: 在圆形旋转电机定子模块的靠近轭部的位置安装高磁能积的稀土永磁体，在圆形旋转电机定子模块的靠近齿部位置安装低磁能积的铁氧体永磁体，并且高磁能积的稀土永磁体与低磁能积的铁氧体永磁体连接为一体组成混合永磁体模块；在每一个圆形旋转电机定子模块的一侧安装磁化方向为顺时针的混合永磁体模块，在该圆形旋转电机定子模块的另一侧则安装磁化方向为逆时针的混合永磁体模块，由此磁化方向为顺时针的混合永磁体模块与磁化方向为逆时针的混合永磁体模块在圆形旋转电机定子模块的两侧形成交替安装方式；在圆形旋转电机定子模块上的电枢绕组采用集中式排布方式即形成集中式电枢绕组，根据每一相绕组的相位特性，将其分相连接，形成具有合理相序排列的三相或六相绕组结构，由此构成圆形旋转磁通切换永磁电机中的定子，该定子与既无永磁体也无绕组的圆形旋转电机转子组成圆形旋转磁通切换永磁电机； 第二种，混合永磁体在直线磁通切换永磁电机中的安装方式: 在直线电机定子的U型模块的靠近轭部的位置安装高磁能积的稀土永磁体，在直线电机定子的U型模块的靠近齿部位置安装低磁能积的铁氧体永磁体，并且高磁能积的稀土永磁体与低磁能积的铁氧体永磁体连接为一体组成混合永磁体模块；在每一个直线电机定子的U型模块的一侧安装磁化方向为顺时针的混合永磁体模块，在该直线电机定子的U型模块的另一侧则安装磁化方向为逆时针的混合永磁体模块，由此磁化方向为顺时针的混合永磁体模块与磁化方向为逆时针的混合永磁体模块在直线电机定子的U型模块的两侧形成交替安装方式；直线电机定子的两个U型模块的相邻的两个齿和两块混合永磁体模块形成一个极，电枢绕组跨绕在极上形成一相绕组，其两侧的极上的绕组按照此规律分别形成其他的绕组，每过三个极将形成相同的相，由此构成直线磁通切换永磁电机中的定子，该定子与既无永磁体也无绕组的直线电机动子构成直线磁通切换永磁电机。 上述，所述在将高磁能积的稀土永磁体与低磁能积的铁氧体永磁体连接为一体组成混合永磁体模块中，稀土永磁体与铁氧体永磁体的用量各占一半。 上述，所述高磁能积的稀土永磁体与低磁能积的铁氧体永磁体连接为一体的连接方式是使用胶进行粘接的方式或使用非导磁性材料进行夹装的方式将不同磁性能的永磁体连接起来。 上述，所述稀土永磁体为钕铁硼永磁体。 上述，所述钕铁硼永磁体的磁能积为270KJ/m3，铁氧体永磁体的磁能积为30KJ/m3。 上述，所述钕铁硼永磁体的牌号为N35，铁氧体的牌号为Y30。 上述，所涉及的原材料均通过商购获得，零部件的安装方式是本
的技术人员能掌握的。 本专利技术的有益效果是:与现有技术相比，本专利技术的显著的进步和突出的实质性特点如下: (I)本专利技术通过使用两种不同磁性能的混合永磁体励磁，使得磁通切换永磁电机的制造成本大大降低，原因如下: 由于在磁通切换永磁电机中，稀土永磁体材料的价格远远高于其他材料的价格，故其制作成的电机的材料成本主要由稀土永磁体材料的成本决定。例如,钕铁硼N35中的主要元素组成是:钕29%?32.5%、铁63.95?68.65%、硼L I?L 2%、镝0.6?L 2%、铌0.3?0.5%、铝0.3?0.5%和铜0.05?0.15%，其中钕和镝虽然含量不大，但其价格却极高，镝的价格是在3000多美元一公斤。一般而言，钕铁硼的价格是铁氧体价格的七十倍左右，故在本专利技术方法制得的磁通切换永磁电机中，如果使用钕铁硼和铁氧体的用量各占一半，其材料成本将会比现有的磁通切换永磁电机的材料成本降低一半左右。 (2)在本专利技术方法中，由于低性能的铁氧体安装在电机定子齿部的位置，缓解了定子齿部的磁饱和现象，原因如下: 因为在磁通切换永磁电机中，有效的磁链将会链本文档来自技高网...

【技术保护点】
混合永磁体在磁通切换永磁电机中的应用方法，其特征在于步骤是：在磁通切换永磁电机的电机定子模块的轭部的位置安装高磁能积的稀土永磁体，在靠近电机定子模块的齿部位置安装低磁能积的铁氧体永磁体，并且将高磁能积的稀土永磁体与低磁能积的铁氧体永磁体连接为一体组成混合永磁体模块，在每一个电机定子模块的一侧安装磁化方向为顺时针的混合永磁体模块，在该电机定子模块的另一侧则安装磁化方向为逆时针的混合永磁体模块，由此磁化方向为顺时针的混合永磁体模块与磁化方向为逆时针的混合永磁体模块在电机定子模块的两侧形成交替安装方式，更具体地说是选择以下两种方式中的一种：第一种，混合永磁体在圆形旋转磁通切换永磁电机中的安装方式：在圆形旋转电机定子模块的靠近轭部的位置安装高磁能积的稀土永磁体，在圆形旋转电机定子模块的靠近齿部位置安装低磁能积的铁氧体永磁体，并且高磁能积的稀土永磁体与低磁能积的铁氧体永磁体连接为一体组成混合永磁体模块；在每一个圆形旋转电机定子模块的一侧安装磁化方向为顺时针的混合永磁体模块，在该圆形旋转电机定子模块的另一侧则安装磁化方向为逆时针的混合永磁体模块，由此磁化方向为顺时针的混合永磁体模块与磁化方向为逆时针的混合永磁体模块在圆形旋转电机定子模块的两侧形成交替安装方式；在圆形旋转电机定子模块上的电枢绕组采用集中式排布方式即形成集中式电枢绕组，根据每一相绕组的相位特性，将其分相连接，形成具有合理相序排列的三相或六相绕组结构，由此构成圆形旋转磁通切换永磁电机中的定子，该定子与既无永磁体也无绕组的圆形旋转电机转子组成圆形旋转磁通切换永磁电机；第二种，混合永磁体在直线磁通切换永磁电机中的安装方式：在直线电机定子的U型模块的靠近轭部的位置安装高磁能积的稀土永磁体，在直线电机定子的U型模块的靠近齿部位置安装低磁能积的铁氧体永磁体，并且高磁能积的稀土永磁体与低磁能积的铁氧体永磁体连接为一体组成混合永磁体模块；在每一个直线电机定子的U型模块的一侧安装磁化方向为顺时针的混合永磁体模块，在该直线电机定子的U型模块的另一侧则安装磁化方向为逆时针的混合永磁体模块，由此磁化方向为顺时针的混合永磁体模块与磁化方向为逆时针的混合永磁体模块在直线电机定子的U型模块的两侧形成交替安装方式；直线电机定子的两个U型模块的相邻的两个齿和两块混合永磁体模块形成一个极，电枢绕组跨绕在极上形成一相绕组，其两侧的极上的绕组按照此规律分别形成其他的绕组，每过三个极将形成相同的相，由此构成直线磁通切换永磁电机中的定子，该定子与既无永磁体也无绕组的直线电机动子构成直线磁通切换永磁电机。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成成，汪友华，庞玲玲，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12