本发明专利技术公开了一种磁通切换型表贴式永磁记忆电机，包括机壳，以及收容在机壳内的定子、转子和转轴，转子为带有通孔的圆柱体，转子包括设有中心通孔的套筒和分块转子铁心，转轴固定连接在套筒的中心通孔中；分块转子铁心呈扇形状，且沿转子周向均匀分布并固定连接在套筒的外表面；定子包括定子铁心、永磁体、三相电枢绕组和脉冲绕组；定子铁心包括定子轭和定子齿；定子齿由永磁齿和电枢齿组成；永磁体呈瓦片状，永磁体固定连接在永磁齿的外表面上；永磁体径向充磁，且相邻的两个永磁体的充磁方向相反；三相电枢绕组匝绕在电枢齿上，脉冲绕组匝绕在永磁体上。该永磁记忆电机可以提高电机弱磁能力和转速运行范围，且空载气隙磁场可调。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可调磁通永磁电机，具体来说，涉及一种磁通切换型表贴式永磁记忆电机。
技术介绍
在电机领域中，普通永磁同步电机(PMSM)由于普通永磁材料(如钕铁硼)的固有特性，电机内的气隙磁场基本保持恒定，作为电动运行时调速范围十分有限，在诸如电动汽车，航空航天等宽调速直驱场合的应用受到一定限制，故以实现永磁电机的气隙磁场的有效调节为目标的可调磁通永磁电机一直是电机研究领域的热点和难点。永磁记忆电机(以下简称“记忆电机”)是一种新型的磁通可控型永磁电机，它采用低矫顽力铝镍钴永磁体，通过定子绕组或者直流脉冲绕组产生周向磁场，从而改变永磁体磁化强度对气隙磁场进行调节，同时永磁体的磁密水平具有被永磁体记忆的特点。传统的记忆电机由克罗地亚裔德国电机学者奥斯托维奇(Ostovic)教授在2001年提出。这种拓扑结构的记忆电机由写极式电机发展而来，转子由铝镍钴永磁体、非磁性夹层和转子铁心组成三明治结构。这种特殊结构能够随时对永磁体进行在线反复不可逆充去磁，同时减小交轴电枢反应对气隙磁场的影响。然而，这种基本结构的记忆电机的转子结构存在着不足。由于采用了 AlNiCo永磁体，为了获足够的磁通，就必须采用足够厚度的材料。而在上述的切向式结构下，不易实现；同时，转子必须做隔磁处理，而且整个转子由多个部分紧固在轴上，降低了机械可靠性；最后，在需要宽调速的场合，如机床和电动汽车中，采用上述结构的永磁气隙主磁通不高，电机力能指标也不能让人满意。近些年来，一种新型的定子永磁型电机一磁通切换永磁(Switched FluxPermanent Magnet,以下简称SFPM)电机由于其卓越的性能受到国内外学者广泛关注。SFPM电机具有高功率密度、效率高、空载磁链双极性、空载感应电动势的正弦度极高等优点，与转子永磁型电机相比，SFPM电机还具有安装简单、散热性良好、转动惯量小、适于高速运行等优点。在永磁同步电机领域，SFPM电机已经逐渐取代传统的内置式和表贴式永磁电机，在航空等领域具有更大的工业价值。然而，传统SFPM电机转子铁心存在着磁滞损耗和涡流损耗，而且气隙磁场由永磁体励磁产生，难以调节，限制了其在电动汽车宽调速驱动场合的应用；其次还存在漏磁问题，永磁体利用率不高，导致电磁兼容问题。法国学者伊曼纽尔.黄(E.Hoang)提出了混合励磁磁通切换永磁(HybridExcitation Switched Flux Permanent Magnet,以下简称 HESFPM)电机。其特征为:实现了气隙磁场的可调节性，提高了永磁体利用率和功率密度，齿槽转矩小等优点；该电机励磁磁势和永磁磁势并联，使得其弱磁能力十分突出。但是，这种电机同时存在两个磁势源，两者磁通容易相互耦合、相互影响，增大了电磁特性的复杂性，且存在增大励磁损耗、励磁电流控制系统实现难度大等弱点。
技术实现思路
技术问题:本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种磁通切换型表贴式永磁记忆电机，该永磁记忆电机可以提高电机弱磁能力和转速运行范围，且空载气隙磁场可调。技术方案:为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是:—种磁通切换型表贴式永磁记忆电机,该永磁记忆电机包括机壳，以及收容在机壳内的定子、转子和转轴，机壳固定连接在定子上，定子位于转子的外侧，转子为带有通孔的圆柱体，转子包括设有中心通孔的套筒和分块转子铁心，转轴固定连接在套筒的中心通孔中；分块转子铁心呈扇形状，且沿转子周向均匀分布并固定连接在套筒的外表面；定子包括定子铁心、永磁体、三相电枢绕组和脉冲绕组；定子铁心包括定子轭和自定子轭向定子铁心中心方向凸出的定子齿；定子齿由数量相同的永磁齿和电枢齿组成，且永磁齿和电枢齿沿定子铁心周向交替布置；相邻的永磁齿和电枢齿之间形成定子槽；永磁体呈瓦片状，永磁体固定连接在永磁齿的外表面上，且永磁体与转子相对；永磁体径向充磁，且相邻的两个永磁体的充磁方向相反；三相电枢绕组和脉冲绕组分别位于定子槽中，且三相电枢绕组匝绕在电枢齿上，脉冲绕组匝绕在永磁体上；分块转子铁心的数量队和定子齿的数量凡满足-凡丨K = liT-m是永磁记忆电机的相数，η为整数，Ns=6k, k为正整数。 Im进一步，所述的定子铁心呈U型，且定子铁心由硅钢片制成。进一步，所述的脉冲绕组的脉冲电流方向根据脉冲电流磁动势对该脉冲绕组匝绕的永磁体产生充磁作用或者去磁作用来决定。有益效果:与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果:1.整个电机整体结构简单。由于电机采用了定子永磁型结构,永磁体、脉冲绕组、电枢绕组均置于定子中，易于散热、冷却。而转子仅充当导磁铁心的作用，相对于传统的永磁同步电机，本专利技术采用转子的圆柱体结构非常稳固，明显减小了电机的风阻、油阻，特别适用于高速运行。2.本专利技术的电机采用的电枢绕组和脉冲绕组都采用集中式绕组，且电枢绕组隔齿缠绕，保证了绕组匝链的磁链呈双极性变化，并降低了绕组之间的相互影响，有效地降低了端部长度，削减电机端部效应。电机铜耗非常小，提高电机运行效率。3.提高了永磁体的利用率和气隙磁密。与传统的磁通切换永磁电机不同,本专利技术采用表贴式永磁结构 ，将永磁体贴覆在永磁齿的外表面。这样极大地减少了电机的额外漏磁，提高了永磁体的利用率，并相对减少了永磁体材料的用量；且本电机的“聚磁效应”特性可以使电机在采用矫顽力较低的永磁体时获得较高的气隙磁密。4、励磁损耗小。本专利技术的电机能够随时对永磁体进行在线反复不可逆充去磁，并根据记录的充去磁参数随时调用以满足运行目标，实现气隙磁场的在线调磁，同时脉冲绕组只在非常短的时间内施加充、去磁电流。因此,相对于混合励磁磁通切换电机,磁通切换永磁记忆电机具有很小的励磁损耗，并且调速控制系统的复杂性相对要小，不存在电励磁磁动势和永磁磁势相互影响、电机电磁特性较为复杂的情况。5.本专利技术的电机既具备SFPM电机永磁磁链和反电动势正弦度高、谐波含量低以及转矩和功率密度相对于其他定子永磁型电机要大的特点，也继承了记忆电机突出的弱磁扩速能力。6.本专利技术的电机采用了电励磁磁通和永磁磁通串联式磁路结构,极大地提高了脉冲电流对永磁体的瞬时充、去磁效率，保证采用较少的脉冲绕组匝数就能使脉冲电流较大范围地改变铝镍钴永磁体的磁化强度，因此非常适合航空航天、电动汽车等领域。附图说明图1为本专利技术的电机结构示意图，其中箭头方向表示永磁体充磁方向。 图2为当脉冲磁动势对永磁体进行充磁，且转子运行到位置A时，本专利技术的电机磁通路径图，其中，虚线矩形框表示永磁磁通磁力线，实线矩形框表示脉冲电流磁通磁力线。图3为当脉冲磁动势对永磁体进行充磁，且转子运行到位置B时，本专利技术的电机磁通路径图，其中，虚线矩形框表示永磁磁通磁力线，实线矩形框表示脉冲电流磁通磁力线。图4为当脉冲磁动势对永磁体进行去磁，且转子运行到位置A时，本专利技术的电机磁通路径图，其中，虚线矩形框表示永磁磁通磁力线，实线矩形框表示脉冲电流磁通磁力线。图5为当脉冲磁动势对永磁体进行去磁，且转子运行到位置B时，本专利技术的电机磁通路径图，其中，虚线矩形框表示永磁磁通磁力线，实线矩形框表示脉冲电流磁通磁力线。图中有:定子1、转子2、转轴3、套筒201、分块转子铁心202、定子铁心101、永磁体102、三相电枢绕组103、脉冲绕组104、定子轭1011、定子齿101本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磁通切换型表贴式永磁记忆电机，其特征在于：该永磁记忆电机包括机壳，以及收容在机壳内的定子（1）、转子（2）和转轴（3），机壳固定连接在定子（1）上，定子（1）位于转子（2）的外侧，转子（2）为带有通孔的圆柱体，转子（2）包括设有中心通孔的套筒（201）和分块转子铁心（202），转轴（3）固定连接在套筒（201）的中心通孔中；分块转子铁心（202）呈扇形状，且沿转子（2）周向均匀分布并固定连接在套筒（201）的外表面；定子（1）包括定子铁心（101）、永磁体（102）、三相电枢绕组（103）和脉冲绕组（104）；定子铁心（101）包括定子轭（1011）和自定子轭（1011）向定子铁心中心方向凸出的定子齿（1012）；定子齿（1012）由数量相同的永磁齿（1013）和电枢齿（1014）组成，且永磁齿（1013）和电枢齿（1014）沿定子铁心（101）周向交替布置；相邻的永磁齿（1013）和电枢齿（1014）之间形成定子槽（1015）；永磁体（102）呈瓦片状，永磁体（102）固定连接在永磁齿（1013）的外表面上，且永磁体（102）与转子（2）相对；永磁体（102）径向充磁，且相邻的两个永磁体（102）的充磁方向相反；三相电枢绕组（103）和脉冲绕组（104）分别位于定子槽（1015）中，且三相电枢绕组（103）匝绕在电枢齿（1014）上，脉冲绕组（104）匝绕在永磁体（102）上；分块转子铁心（202）的数量Nr和定子齿（1012）的数量Ns满足：其中，m是永磁记忆电机的相数，n为整数，Ns=6k，k为正整数。FDA00002809441600011.jpg...
【技术特征摘要】
1.一种磁通切换型表贴式永磁记忆电机，其特征在于:该永磁记忆电机包括机壳，以及收容在机壳内的定子(I)、转子(2)和转轴(3)，机壳固定连接在定子(I)上，定子(I)位于转子(2)的外侧，转子(2)为带有通孔的圆柱体，转子(2)包括设有中心通孔的套筒(201)和分块转子铁心(202 )，转轴(3 )固定连接在套筒(201)的中心通孔中；分块转子铁心(202 )呈扇形状，且沿转子(2)周向均匀分布并固定连接在套筒(201)的外表面； 定子(I)包括定子铁心(101 )、永磁体(102)、三相电枢绕组(103)和脉冲绕组(104)；定子铁心(101)包括定子轭(1011)和自定子轭(1011)向定子铁心中心方向凸出的定子齿(1012);定子齿(1012)由数量相同的永磁齿(1013)和电枢齿(1014)组成，且永磁齿(1013)和电枢齿(1014)沿定子铁心(101)周向交替布置；相邻的永磁齿(1013)和电枢齿(1014)之间形成定子槽(1015)； 永磁体(102)呈瓦片状,永磁体(102)固定连接在永磁齿(1013)的外表面上,且永磁体(102)与转子(2)相对；永磁体(102)径向充磁，且相邻的两个永磁体(102)...
【专利技术属性】
技术研发人员：林鹤云，阳辉，颜建虎，黄允凯，房淑华，张洋，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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