CN105914927A - 增磁式内置v型可调磁通电机 - Google Patents

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Abstract

增磁式内置V型可调磁通电机，属于永磁电机领域，本发明为解决弱磁式可调磁通电机在高负载运行时易发生铝镍钴永磁不可控退磁的问题。本发明方案为：所述增磁式内置V型可调磁通电机，包括定子铁心、电枢绕组，转子铁心和转轴；转子铁心固定在转轴上，并位于定子铁心内部，电枢绕组设置在定子铁心上；还包括V型永磁体槽、钕铁硼磁极、铝镍钴磁极、磁桥和交轴磁障，转子铁心上沿周向交替均匀布置V型永磁体槽和交轴磁障，V型永磁体槽与交轴磁障均沿轴向贯穿整个转子铁心，V型永磁体槽由两个矩形安装槽构成，每个矩形安装槽中均设置一组钕铁硼磁极和铝镍钴磁极，钕铁硼磁极设置在V型槽中部，铝镍钴磁极设置在V型槽两端。

Description

增磁式内置V型可调磁通电机
技术领域
本发明属于永磁电机领域。
背景技术
为了克服传统稀土永磁电机在弱磁扩速运行时，电枢电流直轴分量增加、交轴分量减小带来的铜损耗升高、电机电磁转矩下降较快等问题，一种采用低矫顽力铝镍钴永磁的可调磁通记忆电机应运而生，电机运行时通过施加直轴充、去磁脉冲电流调节永磁电机的气隙磁通密度，从而扩大电机的调速范围。然而，该类电机在设计时往往交轴电抗Lq大于直轴电抗Ld，电机在高负载运行时，需要负的直轴电流分量产生磁阻转矩从而增加电机的输出能力，由于负的直轴电流分量为去磁性质，因此该类电机被称为弱磁式内置永磁电机，该去磁性质的直轴电流分量易造成低矫顽力铝镍钴永磁的不可控退磁，同时，较大的Lq造成较强的交轴电枢反应，这进一步造成磁路饱和、磁阻升高、永磁体工作点降低，这同样会使低矫顽力铝镍钴永磁在电机高负载运行时发生不可控退磁，铝镍钴永磁的这种不可控退磁增加了在线准确调节其磁化强度的难度。
发明内容
本发明目的是为了解决弱磁式可调磁通电机在高负载运行时易发生铝镍钴永磁不可控退磁的问题，同时降低在线准确调节铝镍钴永磁磁化强度的难度，提供了一种同时采用铝镍钴永磁和钕铁硼永磁、交轴电抗Lq小于直轴电抗Ld，即增磁式可调磁通电机。
本发明的技术方案为：
所述增磁式内置V型可调磁通电机，包括定子铁心、电枢绕组，转子铁心和转轴；转子铁心固定在转轴上，并位于定子铁心内部，电枢绕组设置在定子铁心上；
还包括V型永磁体槽、钕铁硼磁极、铝镍钴磁极、磁桥和交轴磁障，转子铁心上沿周向交替均匀布置V型永磁体槽和交轴磁障，V型永磁体槽与交轴磁障均沿轴向贯穿整个转子铁心，V型永磁体槽由两个矩形安装槽构成，每个矩形安装槽中均设置一组钕铁硼磁极和铝镍钴磁极，钕铁硼磁极设置在V型槽中部，铝镍钴磁极设置在V型槽两端。
优选的，交轴磁障按以下四种方案中的任意一种进行设计：
交轴磁障为一系列沿径向布置且分离的椭圆形槽，该系列椭圆形槽的尺寸由外向内逐渐减小。
交轴磁障为沿径向布置的长条形、两端圆滑的槽。
交轴磁障为m×n个沿径向布置的且分离的椭圆形槽阵列，每一行椭圆形槽的间距由外向内逐渐减小。
交轴磁障为m×n个沿径向布置的且分离的圆形槽阵列，每一行圆形槽的间距由外向内逐渐减小。
本发明的优点：
在传统可调磁通电机的基础上，本发明在电机交轴磁路上设置了一系列磁障，使电机的交轴电抗小于直轴电抗，因此该类电机由正的电枢电流直轴分量产生磁阻转矩，这降低了铝镍钴永磁不可控退磁的风险；同时，电机交轴电抗较小，交轴电枢反应不易使磁路饱和，这进一步降低了铝镍钴永磁不可控退磁的可能性，对于采用低矫顽力铝镍钴永磁的可调磁通电机，保证铝镍钴永磁磁化程度的稳定可控性是至关重要的；此外，本发明所述电机同时采用钕铁硼永磁与铝镍钴永磁，弥补了铝镍钴永磁剩磁较低的不足，可以通过直轴充、去磁脉冲电流来改变铝镍钴永磁的磁化状态，从而达到改变气隙磁通，扩大电机调速范围的目的。
附图说明
图1是实施例1所述增磁式内置V型可调磁通电机结构示意图；
图2是实施例2所述增磁式内置V型可调磁通电机结构示意图；
图3是实施例3所述增磁式内置V型可调磁通电机结构示意图。
1—定子铁心；2—电枢绕组；3—转子铁心；4—V型永磁体槽；5—钕铁硼磁极；6—铝镍钴磁极；7—磁桥；8—交轴磁障；9—转轴。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述增磁式内置V型可调磁通电机包括定子、转子和转轴，定子包括定子铁心1和电枢绕组2，电枢绕组2布置在定子铁心1的绕组槽中，转轴9由铸钢件制成，定子和转轴9与常规永磁同步电机相同；转子包括永磁体槽、钕铁硼磁极5、铝镍钴磁极6、磁桥7和交轴磁障8，转子沿周向交替均匀布置V型永磁体槽4和交轴磁障8，V型永磁体槽4与交轴磁障8均沿轴向贯穿整个电机，V型永磁体槽4具有两个矩形安装槽，每个矩形安装槽中分别设置一组钕铁硼磁极5和铝镍钴磁极6，钕铁硼磁极5设置在V型永磁体槽4中部，铝镍钴磁极6设置在V型永磁体槽4两侧，钕铁硼磁极5充磁方向垂直于矩形安装槽，且其充磁方向交替为N、S极，铝镍钴磁极6充磁方向受到电枢直轴充、去磁脉冲电流的控制，在电机运行过程中，其充磁方向可能与同一矩形安装槽内的钕铁硼磁极6充磁方向相同或相反。V型永磁体安装槽4两侧具有尺寸合适的磁桥7，磁桥7长度和宽度需同时兼顾限制永磁磁极漏磁和保障转子机械强度。在电机交轴方向，即两个相邻V型永磁体槽4中间，设置一系列可缩小交轴磁通路径、降低交轴电抗的磁障，其形式包括沿径向的长条形槽或一系列沿径向布置，且分离的椭圆形槽等多种形式，为保障转子机械强度，交轴磁障内可由环氧树脂、碳纤维等非导磁、非导电材料填充。
下面给出三种具体实施例。
实施例1：
结合图1说明本实施方式，增磁式内置V型可调磁通电机包括定子、转子和转轴，本发明所述定子包括定子铁心1和电枢绕组2，电枢绕组2布置在定子铁心槽中，转轴9由铸钢件制成，定子和转轴9与常规永磁同步电机相同；转子包括永磁体槽4、钕铁硼磁极5、铝镍钴磁极6、磁桥7和交轴磁障8，转子沿周向交替均匀布置V型永磁体槽4和交轴磁障8，V型永磁体槽4与交轴磁障8均沿轴向贯穿整个电机，V型永磁体槽4具有两个矩形安装槽，每个矩形槽中分别设置一组钕铁硼磁极5和铝镍钴磁极6，钕铁硼磁极5设置在V型槽中部，铝镍钴磁极6设置在V型槽两侧，钕铁硼磁极5充磁方向垂直于矩形安装槽，且其充磁方向交替为N、S极，铝镍钴磁极6充磁方向受到电枢直轴充、去磁脉冲电流的控制，在电机运行过程中，其充磁方向可能与同一V型槽内的钕铁硼磁极5充磁方向相同或相反。V型永磁体槽4两侧具有尺寸合适的磁桥7，磁桥长度和磁桥宽度需同时兼顾限制永磁磁极漏磁和保障转子机械强度。在电机交轴方向，即两个相邻V型永磁体槽4中间，设置一系列可缩小交轴磁通路径、降低交轴电抗的交轴磁障8，其形式包括沿径向的长条形槽或一系列沿径向布置，且分离的椭圆形槽等多种形式，为保障转子机械强度，交轴磁障内可由环氧树脂、碳纤维等非导磁、非导电材料填充。
实施例2：
结合图2说明，本实施例与实施例1的区别在于：所述交轴磁障8为沿电机径向布置的长条形、两端圆滑的槽，其内部也可由环氧树脂、碳纤维等非导磁、非导电材料填充。
实施例3：
结合图3说明，本实施例与实施例1的区别在于：所述交轴磁障8由4行3列(m＝4，n＝3)圆形槽构成，每行各圆形槽的间距沿转子半径方向减小，本实施方式仅为举例说明，圆形槽的行数和列数并非局限于此，可在兼顾转子机械强度与减小电机交轴磁通路径的基础上灵活设计，圆形磁障的内部也可由环氧树脂、碳纤维等非导磁、非导电材料填充。

Claims (8)

1.增磁式内置V型可调磁通电机，包括定子铁心(1)、电枢绕组(2)，转子铁心(3)和转轴(9)；转子铁心(3)固定在转轴(9)上，并位于定子铁心(1)内部，电枢绕组(2)设置在定子铁心(1)上；
其特征在于：还包括V型永磁体槽(4)、钕铁硼磁极(5)、铝镍钴磁极(6)、磁桥(7)和交轴磁障(8)，转子铁心(3)上沿周向交替均匀布置V型永磁体槽(4)和交轴磁障(8)，V型永磁体槽(4)与交轴磁障(8)均沿轴向贯穿整个转子铁心(3)，V型永磁体槽(4)由两个矩形安装槽构成，每个矩形安装槽中均设置一组钕铁硼磁极(5)和铝镍钴磁极(6)，钕铁硼磁极(5)设置在V型永磁体槽(4)中部，铝镍钴磁极(6)设置在V型永磁体槽(4)两端。
2.根据权利要求1所述的增磁式内置V型可调磁通电机，其特征在于，V型永磁体槽(4)中钕铁硼磁极(5)充磁方向垂直于其所在矩形安装槽，且周向上所有V型永磁体槽(4)中的钕铁硼磁极(5)充磁方向交替为N、S极，铝镍钴磁极(6)充磁方向与同一矩形安装槽内的钕铁硼磁极(5)充磁方向相同或相反。
3.根据权利要求1所述的增磁式内置V型可调磁通电机，其特征在于，还包括磁桥(7)，在每个V型永磁体槽(4)两端口处设置有磁桥(7)。
4.根据权利要求1所述的增磁式内置V型可调磁通电机，其特征在于，交轴磁障(8)为一系列沿径向布置且分离的椭圆形槽，该系列椭圆形槽的尺寸由外向内逐渐减小。
5.根据权利要求1所述的增磁式内置V型可调磁通电机，其特征在于，交轴磁障(8)为沿径向布置的长条形、两端圆滑的槽。
6.根据权利要求1所述的增磁式内置V型可调磁通电机，其特征在于，交轴磁障(8)为m×n个沿径向布置的且分离的椭圆形槽阵列，每一行椭圆形槽的间距由外向内逐渐减小。
7.根据权利要求1所述的增磁式内置V型可调磁通电机，其特征在于，交轴磁障(8)为m×n个沿径向布置的且分离的圆形槽阵列，每一行圆形槽的间距由外向内逐渐减小。
8.根据权利要求1所述的增磁式内置V型可调磁通电机，其特征在于，交轴磁障(8)的内部由环氧树脂或碳纤维材料填充。
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