CN106208580A - 增磁式径向内置一字型可调磁通电机 - Google Patents

增磁式径向内置一字型可调磁通电机 Download PDF

Info

Publication number
CN106208580A
CN106208580A CN201610620399.2A CN201610620399A CN106208580A CN 106208580 A CN106208580 A CN 106208580A CN 201610620399 A CN201610620399 A CN 201610620399A CN 106208580 A CN106208580 A CN 106208580A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic
word pattern
permanent magnet
magnetic pole
quadrature axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610620399.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106208580B (zh
Inventor
郑萍
张书宽
白金刚
程路明
陈敬东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heilongjiang Industrial Technology Research Institute Asset Management Co ltd
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201610620399.2A priority Critical patent/CN106208580B/zh
Publication of CN106208580A publication Critical patent/CN106208580A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106208580B publication Critical patent/CN106208580B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02—Details
    • H02K21/021—Means for mechanical adjustment of the excitation flux
    • H02K21/028—Means for mechanical adjustment of the excitation flux by modifying the magnetic circuit within the field or the armature, e.g. by using shunts, by adjusting the magnets position, by vectorial combination of field or armature sections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

增磁式径向内置一字型可调磁通电机，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；还包括一字型永磁体槽、p个钕铁硼磁极、2p个铝镍钴磁极和p个交轴磁障，p为偶数，转子铁心上沿电机周向交替均匀布置p个一字型永磁体槽和p个交轴磁障，一字型永磁体槽与交轴磁障均沿轴向贯穿整个转子铁心，每个一字型永磁体槽中均设置一块钕铁硼磁极和两块铝镍钴磁极，钕铁硼磁极设置在一字型永磁体槽中部，铝镍钴磁极设置在钕铁硼磁极两侧。

Description

增磁式径向内置一字型可调磁通电机
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、径向内置一字型磁极、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：
所述增磁式径向内置一字型可调磁通电机，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；
还包括一字型永磁体槽、p个钕铁硼磁极、2p个铝镍钴磁极和p个交轴磁障，p为偶数，转子铁心上沿电机周向交替均匀布置p个一字型永磁体槽和p个交轴磁障，一字型永磁体槽与交轴磁障均沿轴向贯穿整个转子铁心，每个一字型永磁体槽中均设置一块钕铁硼磁极和两块铝镍钴磁极，钕铁硼磁极设置在一字型永磁体槽中部，铝镍钴磁极设置在钕铁硼磁极两侧。
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，m,n为正整数。
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。
优选的方案为：一字型永磁体槽中钕铁硼磁极充磁方向垂直于一字型永磁体槽，且周向上所有一字型永磁体槽中的钕铁硼磁极充磁方向交替为N、S极，所有铝镍钴磁极充磁方向与所属一字型永磁体槽内的钕铁硼磁极充磁方向同时相同或同时相反。
优选的方案为：还包括2p个磁桥，在每个一字型永磁体槽两端口处均设置有磁桥。
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所述增磁式径向内置一字型可调磁通电机结构示意图；
图2是实施例2所述增磁式径向内置一字型可调磁通电机结构示意图；
图3是实施例3所述增磁式径向内置一字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—一字型永磁体槽；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径向内置一字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；
还包括一字型永磁体槽4、p个钕铁硼磁极5、2p个铝镍钴磁极6和p个交轴磁障8，p为偶数，转子铁心3上沿电机周向交替均匀布置p个一字型永磁体槽4和p个交轴磁障8，一字型永磁体槽4与交轴磁障8均沿轴向贯穿整个转子铁心3，每个一字型永磁体槽4中均设置一块钕铁硼磁极5和两块铝镍钴磁极6，钕铁硼磁极5设置在一字型永磁体槽4中部，铝镍钴磁极6设置在钕铁硼磁极5两侧。
钕铁硼磁极5充磁方向垂直于一字型永磁体槽4，为径向充磁，且钕铁硼磁极5充磁方向沿电机周向交替为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一一字型永磁体槽4内的钕铁硼磁极6充磁方向同时相同或同时相反，且其他槽中的充磁方向保持同步相同或相反。一字型永磁体槽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，即两个相邻一字型永磁体槽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8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，增磁式径向内置一字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一字型永磁体槽4和交轴磁障8，一字型永磁体槽4与交轴磁障8均沿轴向贯穿整个电机，每个一字型永磁体槽4中均设置一块钕铁硼磁极5和两块铝镍钴磁极6，钕铁硼磁极5设置在一字型永磁体槽4中部，铝镍钴磁极6设置在钕铁硼磁极5两侧。钕铁硼磁极5充磁方向垂直于一字型永磁体槽，且其充磁方向沿电机周向交替为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一一字型永磁体槽4的钕铁硼磁极5充磁方向相同或相反。一字型永磁体槽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，即两个相邻一字型永磁体槽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，每组交轴磁障8为一系列沿电机径向布置，且分离的椭圆形槽，椭圆形槽的尺寸沿转子半径方向减小，其内部可由环氧树脂、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.增磁式径向内置一字型可调磁通电机，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：还包括一字型永磁体槽(4)、p个钕铁硼磁极(5)、2p个铝镍钴磁极(6)和p个交轴磁障(8)，p为偶数，转子铁心(3)上沿电机周向交替均匀布置p个一字型永磁体槽(4)和p个交轴磁障(8)，一字型永磁体槽(4)与交轴磁障(8)均沿轴向贯穿整个转子铁心(3)，每个一字型永磁体槽(4)中均设置一块钕铁硼磁极(5)和两块铝镍钴磁极(6)，钕铁硼磁极(5)设置在一字型永磁体槽(4)中部，铝镍钴磁极(6)设置在钕铁硼磁极(5)两侧。
2.根据权利要求1所述的增磁式径向内置一字型可调磁通电机，其特征在于，一字型永磁体槽(4)中钕铁硼磁极(5)充磁方向垂直于一字型永磁体槽(4)，且周向上所有一字型永磁体槽(4)中的钕铁硼磁极(5)充磁方向交替为N、S极，所有铝镍钴磁极(6)充磁方向与所属一字型永磁体槽(4)内的钕铁硼磁极(5)充磁方向同时相同或同时相反。
3.根据权利要求1所述的增磁式径向内置一字型可调磁通电机，其特征在于，还包括2p个磁桥(7)，在每个一字型永磁体槽(4)两端口处均设置有磁桥(7)。
4.根据权利要求1所述的增磁式径向内置一字型可调磁通电机，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所述的增磁式径向内置一字型可调磁通电机，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所述的增磁式径向内置一字型可调磁通电机，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，m,n为正整数。
7.根据权利要求1所述的增磁式径向内置一字型可调磁通电机，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，m,n为正整数。
8.根据权利要求1所述的增磁式径向内置一字型可调磁通电机，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。
CN201610620399.2A 2016-08-01 2016-08-01 增磁式径向内置一字型可调磁通电机 Active CN106208580B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610620399.2A CN106208580B (zh) 2016-08-01 2016-08-01 增磁式径向内置一字型可调磁通电机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610620399.2A CN106208580B (zh) 2016-08-01 2016-08-01 增磁式径向内置一字型可调磁通电机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106208580A true CN106208580A (zh) 2016-12-07
CN106208580B CN106208580B (zh) 2019-02-19

Family

ID=57498028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610620399.2A Active CN106208580B (zh) 2016-08-01 2016-08-01 增磁式径向内置一字型可调磁通电机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106208580B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107040067A (zh) * 2017-05-03 2017-08-11 北京理工大学 一种新能源汽车用磁场增强型永磁磁阻电机
CN109193987A (zh) * 2018-11-23 2019-01-11 黑龙江大学 反凸极少稀土永磁同步电机转子
CN109950992A (zh) * 2019-04-08 2019-06-28 哈尔滨工业大学 分离式组合磁极混合永磁可调磁通永磁同步电机
CN110460185A (zh) * 2019-09-12 2019-11-15 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 电机转子和电机
CN113964981A (zh) * 2021-11-11 2022-01-21 东南大学 一种混合永磁转子自漏磁型可变磁通记忆电机
CN116317719A (zh) * 2023-01-31 2023-06-23 大连海事大学 一种考虑永磁体被动去磁影响的交轴电流补偿抑制可变磁通电机调磁瞬态转矩波动方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101232205A (zh) * 2008-01-25 2008-07-30 东南大学 可变磁通永磁同步电动机
US20100171385A1 (en) * 2006-08-11 2010-07-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Rotor of permanent-magnet-type rotating electrical machine
CN102246399A (zh) * 2008-12-15 2011-11-16 株式会社东芝 永磁式旋转电机
CN102403856A (zh) * 2011-09-05 2012-04-04 同济大学 电动车用可控磁通永磁同步电机及控制系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100171385A1 (en) * 2006-08-11 2010-07-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Rotor of permanent-magnet-type rotating electrical machine
CN101232205A (zh) * 2008-01-25 2008-07-30 东南大学 可变磁通永磁同步电动机
CN102246399A (zh) * 2008-12-15 2011-11-16 株式会社东芝 永磁式旋转电机
CN102403856A (zh) * 2011-09-05 2012-04-04 同济大学 电动车用可控磁通永磁同步电机及控制系统

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107040067A (zh) * 2017-05-03 2017-08-11 北京理工大学 一种新能源汽车用磁场增强型永磁磁阻电机
CN109193987A (zh) * 2018-11-23 2019-01-11 黑龙江大学 反凸极少稀土永磁同步电机转子
CN109950992A (zh) * 2019-04-08 2019-06-28 哈尔滨工业大学 分离式组合磁极混合永磁可调磁通永磁同步电机
CN109950992B (zh) * 2019-04-08 2021-08-13 哈尔滨工业大学 分离式组合磁极混合永磁可调磁通永磁同步电机
CN110460185A (zh) * 2019-09-12 2019-11-15 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 电机转子和电机
CN110460185B (zh) * 2019-09-12 2021-10-29 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 电机转子和电机
CN113964981A (zh) * 2021-11-11 2022-01-21 东南大学 一种混合永磁转子自漏磁型可变磁通记忆电机
CN116317719A (zh) * 2023-01-31 2023-06-23 大连海事大学 一种考虑永磁体被动去磁影响的交轴电流补偿抑制可变磁通电机调磁瞬态转矩波动方法
CN116317719B (zh) * 2023-01-31 2023-08-15 大连海事大学 交轴电流补偿抑制可变磁通电机调磁瞬态转矩波动方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106208580B (zh) 2019-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106208580A (zh) 增磁式径向内置一字型可调磁通电机
CN106208450A (zh) 增磁式内置切向可调磁通电机
CN105914927B (zh) 增磁式内置v型可调磁通电机
CN106026585B (zh) 增磁式内置u型可调磁通电机
CN108110980B (zh) 半串联型具有被动调磁磁障的混合永磁可调磁通电机
CN102223036B (zh) 混合励磁e形铁芯轴向磁场永磁无刷电机
CN102710043B (zh) 具有励磁回路变磁阻及漏磁路径功能的永磁电机转子
CN103066719B (zh) 一种聚磁式定子永磁型游标电机
CN103441592A (zh) 新型磁通可调永磁同步电机
CN108777518B (zh) 一种不对称混合少稀土永磁电机的转子结构
CN104319976B (zh) 内电枢磁场增强型永磁磁通切换直线电机
CN104578659A (zh) 一种磁通切换型并联混合永磁记忆电机
CN103312066A (zh) 具有永磁激励的电枢的电机和附属的永磁激励的电枢
CN109412293A (zh) 一种混联磁路记忆电机
CN104578636B (zh) 一种双定子轴向磁场磁通切换型混合永磁记忆电机
CN109995211A (zh) 一种定子同极型混合永磁记忆电机
CN106787310A (zh) 一种磁场增强型的交替极永磁电机
CN109802541A (zh) 双v型混合永磁可调磁通记忆电机
CN105656228A (zh) 一种横向磁通永磁电机
CN108110978A (zh) 一种少稀土双边组合励磁定子分区磁通可调式永磁电机
CN104659940A (zh) 一种旋转电机转子
CN101826763A (zh) 一种永磁电机转子结构
CN209046391U (zh) 带空气磁障的永磁同步电机转子
CN209516769U (zh) 电机转子以及电机
CN104617727A (zh) 一种双定子轴向磁场磁通切换型混合永磁记忆电机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210113

Address after: Building 9, accelerator, 14955 Zhongyuan Avenue, Songbei District, Harbin City, Heilongjiang Province

Patentee after: INDUSTRIAL TECHNOLOGY Research Institute OF HEILONGJIANG PROVINCE

Address before: 150001 No. 92 West straight street, Nangang District, Heilongjiang, Harbin

Patentee before: HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230213

Address after: 150027 Room 412, Unit 1, No. 14955, Zhongyuan Avenue, Building 9, Innovation and Entrepreneurship Plaza, Science and Technology Innovation City, Harbin Hi tech Industrial Development Zone, Heilongjiang Province

Patentee after: Heilongjiang Industrial Technology Research Institute Asset Management Co.,Ltd.

Address before: Building 9, accelerator, 14955 Zhongyuan Avenue, Songbei District, Harbin City, Heilongjiang Province

Patentee before: INDUSTRIAL TECHNOLOGY Research Institute OF HEILONGJIANG PROVINCE

TR01 Transfer of patent right