CN106787556B - 一种并列结构的磁通切换电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种并列结构的磁通切换电机，包括磁通切换永磁电机部分和磁通切换记忆电机部分，两部分沿轴向排列，两部分均包括定子和转子，且两部分的定子极数相同，两部分的转子极数相同；磁通切换永磁电机部分的定子包括n个铁芯单元和n个高矫顽力永磁体，相邻2个铁芯单元之间设有1个高矫顽力的永磁体，n个高矫顽力永磁体均采用切向充磁，且相邻的高矫顽力的永磁体的充磁方向相反；磁通切换记忆电机部分包括n个铁芯单元和n个低矫顽力永磁体，相邻2个铁芯单元之间设有1个低矫顽力永磁体。本发明解决了现有的磁通切换永磁电机调磁困难的问题，减少励磁损耗，提高电机效率。

Description

一种并列结构的磁通切换电机
技术领域
本发明属于电机技术领域，特别涉及了一种并列结构的磁通切换电机，适用于宽调速运行场合。
背景技术
磁通切换永磁电机（flux-switching permanent magnet，FSPM）的永磁磁钢和电枢绕组都位于定子上，转子上既无绕组也无永磁体，结构简单、运行可靠，易于散热，而且有高功率密度、高效率、带载能力强、可获得高度正弦反电势等特点，因而被认为是最有可能替代转子型永磁电机的一种结构。
然而，由于只有永磁体励磁，其调磁能力有限。所以，有部分专家学者研究了电励磁磁通切换电机；虽然提高了调磁能力，但其效率和功率密度较低。
法国学者E.Hoang率先在文献“A new structure of a switching fluxsynchronous polyphased machine with hybrid excitation”中提出了具有两个磁势源（永磁体和励磁绕组）的混合励磁磁通切换电机。但是，混合励磁磁通切换电机两种磁势源产生的两种磁通存在耦合，容易互相影响，且由于励磁绕组上施加了持续的励磁电流），增加了励磁损耗、降低电机效率。
发明内容
为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种并列结构的磁通切换电机，解决现有的磁通切换永磁电机调磁困难的问题，减少励磁损耗，提高电机效率。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
一种并列结构的磁通切换电机，该电机包括磁通切换永磁电机部分和磁通切换记忆电机部分，两部分沿轴向排列，两部分均包括定子和转子，且两部分的定子极数相同，两部分的转子极数相同，两部分的转子同轴安装；所述磁通切换永磁电机部分的定子包括n个铁芯单元和n个高矫顽力永磁体，相邻2个铁芯单元之间设有1个高矫顽力永磁体，n个高矫顽力永磁体均采用切向充磁，且相邻的高矫顽力永磁体的充磁方向相反；所述磁通切换记忆电机部分包括n个铁芯单元和n个低矫顽力永磁体，相邻2个铁芯单元之间设有1个低矫顽力永磁体，n个低矫顽力永磁体与前述n个高矫顽力永磁体一一对应，每个低矫顽力永磁体与对应的高矫顽力永磁体的周向位置相同，每个低矫顽力永磁体上均设置调磁脉冲线圈，且相邻调磁脉冲线圈通入的电流方向相反，所有调磁脉冲线圈串联组成调磁脉冲绕组。
基于上述技术方案的优选方案，所述高矫顽力永磁体采用钕铁硼永磁体。
基于上述技术方案的优选方案，所述低矫顽力永磁体采用铝镍钴永磁体。
基于上述技术方案的优选方案，所述磁通切换永磁电机部分和磁通切换记忆电机部分共用一套电枢绕组。
基于上述技术方案的优选方案，所述三相电枢绕组采用集中绕组。
基于上述技术方案的优选方案，所述调磁脉冲绕组采用集中绕组。
基于上述技术方案的优选方案，所述磁通切换永磁电机部分和磁通切换记忆电机部分的转子表面均匀分布着凸极，且两部分的转子上不设置绕组和永磁体。
基于上述技术方案的优选方案，所述磁通切换永磁电机部分和磁通切换记忆电机部分的转子极为直极或者斜极。
基于上述技术方案的优选方案，所述磁通切换永磁电机部分和磁通切换记忆电机部分的定、转子铁芯均由导磁材料制成。
采用上述技术方案带来的有益效果：
本发明的并列结构使得高矫顽力的永磁体提供的磁势源和低矫顽力的永磁体提供的磁势源相互独立，互不影响。本发明引入了磁通切换记忆电机，调磁时，调磁脉冲绕组只需要加一个瞬时脉冲电流（即短时间的通入电流，来给低矫顽力的永磁体调磁），这个短时间的电流引起的励磁损耗可以忽略不计，所以它比传统的混合励磁磁通切换电机效率高。
附图说明
图1是本发明磁通切换永磁电机部分的二维示意图。
图2是本发明磁通记忆永磁电机部分的二维示意图。
图3本发明的整体三维示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
一种并列结构的磁通切换电机，本发明以三相12/10极型电机为例，如图1、图2所示， 包括磁通切换永磁电机部分（图1）和磁通切换记忆电机部分（图2）， 两部分沿轴向排列，两部分均包括定子和转子，且两部分的定子极数相同，均为12个定子极，两部分的转子极数相同，均为10个转子极，且两部分的转子同轴安装。
如图1所示，磁通切换永磁电机部分的定子包括12个U形铁芯单元和12个高矫顽力永磁体（本实施例采用钕铁硼永磁体），相邻2个U形铁芯单元之间设有1个高矫顽力永磁体，相邻2个U形铁芯单元及其所夹的永磁体构成磁通切换永磁电机部分定子的1个定子极。12个高矫顽力永磁体均采用切向充磁，且相邻的高矫顽力永磁体的充磁方向相反。
如图2所示，磁通切换记忆电机部分包括12个U形铁芯单元和12个低矫顽力永磁体（本实施例采用铝钴镍永磁体），相邻2个U形铁芯单元之间设有1个低矫顽力永磁体，相邻2个U形铁芯单元及其中间所夹的永磁体构成磁通切换记忆电机部分定子的1个定子极。12个低矫顽力永磁体与前述12个高矫顽力永磁体一一对应，每个低矫顽力永磁体与对应的高矫顽力永磁体的周向位置相同，每个低矫顽力永磁体上均设置调磁脉冲线圈，且相邻调磁脉冲线圈通入的电流方向相反，所有调磁脉冲线圈串联组成调磁脉冲绕组。调磁脉冲绕组只需要加一个瞬时脉冲电流（即短时间的通入电流，来给低矫顽力的永磁体调磁），这个短时间的电流引起的励磁损耗可以忽略不计，所以它比传统的混合励磁磁通切换电机效率高。
磁通切换永磁电机部分和磁通切换记忆电机部分共用一套电枢绕组，即电枢绕组置于由永磁电机部分和记忆电机部分组合成的整机定子上。如图1、图2所示，三相电枢绕组采用对称集中式绕组线圈，均匀分布在定子极上，每个集中式电枢线圈横跨在由相邻2个U型铁芯单元和中间所夹永磁体所组成的定子极的两侧的槽中。A相电枢绕组由A1、A2、A3、A4线圈串联组合而成；B相和C相电枢绕组依次类推。
图3为本发明的整体三维示意图。磁通切换永磁电机部分和磁通切换记忆电机部分的转子表面均匀分布着凸极，且两部分的转子上不设置绕组和永磁体。两部分的转子极可以为直极，也可以为斜极。两部分的定、转子铁芯均由导磁材料制成。
在本发明中，根据转矩输出能力的要求和调磁能力，可以灵活设计磁通切换永磁电机部分和磁通切换记忆电机部分的轴向长度比例。若需要较好的调磁能力，则磁通切换记忆电机部分的长度可以设计的较大；若需要较大的转矩输出能力，则磁通切换永磁电机部分的长度可以设计的较大。
本发明设计的一种并列结构的磁通切换电机，既可以作电动运行，又可以作发电运行；既可以是内转子电机，也可以是外转子电机。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种并列结构的磁通切换电机，其特征在于：该电机包括磁通切换永磁电机部分和磁通切换记忆电机部分，两部分沿轴向排列，两部分均包括定子和转子，且两部分的定子极数相同，两部分的转子极数相同，两部分的转子同轴安装；所述磁通切换永磁电机部分的定子包括n个铁芯单元和n个高矫顽力永磁体，相邻2个铁芯单元之间设有1个高矫顽力永磁体，n个高矫顽力永磁体均采用切向充磁，且相邻的高矫顽力永磁体的充磁方向相反；所述磁通切换记忆电机部分包括n个铁芯单元和n个低矫顽力永磁体，相邻2个铁芯单元之间设有1个低矫顽力永磁体，n个低矫顽力永磁体与前述n个高矫顽力的永磁体一一对应，每个低矫顽力永磁体与对应的高矫顽力永磁体的周向位置相同，每个低矫顽力永磁体上均设置调磁脉冲线圈，且相邻调磁脉冲线圈通入的电流方向相反，所有调磁脉冲线圈串联组成调磁脉冲绕组。
2.根据权利要求1所述一种并列结构的磁通切换电机，其特征在于：所述高矫顽力永磁体采用钕铁硼永磁体。
3.根据权利要求1所述一种并列结构的磁通切换电机，其特征在于：所述低矫顽力永磁体采用铝镍钴永磁体。
4.根据权利要求1所述一种并列结构的磁通切换电机，其特征在于：所述磁通切换永磁电机部分和磁通切换记忆电机部分共用一套电枢绕组。
5.根据权利要求4所述一种并列结构的磁通切换电机，其特征在于：所述电枢绕组采用集中绕组。
6.根据权利要求1所述一种并列结构的磁通切换电机，其特征在于：所述调磁脉冲绕组采用集中绕组。
7.根据权利要求1所述一种并列结构的磁通切换电机，其特征在于：所述磁通切换永磁电机部分和磁通切换记忆电机部分的转子表面均匀分布着凸极，且两部分的转子上不设置绕组和永磁体。
8.根据权利要求7所述一种并列结构的磁通切换电机，其特征在于：所述磁通切换永磁电机部分和磁通切换记忆电机部分的转子极为直极或者斜极。
9.根据权利要求1所述一种并列结构的磁通切换电机，其特征在于：所述磁通切换永磁电机部分和磁通切换记忆电机部分的定、转子铁芯均由导磁材料制成。
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