CN108347145A - 一种双定子混合永磁记忆电机 - Google Patents

一种双定子混合永磁记忆电机 Download PDF

Info

Publication number
CN108347145A
CN108347145A CN201810357243.9A CN201810357243A CN108347145A CN 108347145 A CN108347145 A CN 108347145A CN 201810357243 A CN201810357243 A CN 201810357243A CN 108347145 A CN108347145 A CN 108347145A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stator
permanent magnet
rotor
winding
electrical machine
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.)
Pending
Application number
CN201810357243.9A
Other languages
English (en)
Inventor
刘群
曹永娟
陶少卿
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.)
Nanjing University of Information Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Information Science and 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 Nanjing University of Information Science and Technology filed Critical Nanjing University of Information Science and Technology
Priority to CN201810357243.9A priority Critical patent/CN108347145A/zh
Publication of CN108347145A publication Critical patent/CN108347145A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/04—Machines with one rotor and two stators
    • 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
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/141—Stator cores with salient poles consisting of C-shaped cores
    • 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
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/17—Stator cores with permanent magnets

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了一种双定子混合永磁记忆电机，包括第一定子、第二定子、转子、U型定子铁心、铝镍钴和钕铁硼永磁体；定子和转子都是凸极结构的，第一定子与第二定子位置相对，转子在两个定子中间；U型定子铁心均匀环绕成圆形，两种永磁体嵌在两个定子齿之间，靠近转子的是钕铁硼永磁体，单个定子上永磁体沿周向交替充磁，两个定子相对位子上永磁体充磁方向相反。本发明能有效提高电机的功率密度，通过施加脉冲电流给调磁线圈改变永磁体的磁化状态来扩大电机的运行范围，有效的克服电机齿槽间转矩过大的问题。

Description

一种双定子混合永磁记忆电机
技术领域
本发明属于电机制造技术领域，尤其涉及一种双定子混合永磁记忆电机。
背景技术
永磁电机由于其具有高功效、高功率密度、结构简单等优点，在工业、航空航天和汽车等领域获得了广泛的应用。但由于永磁材料自身的限制，传统的永磁电机很难调节电机的气隙磁场，扩大电机的调速范围。随着电机的结构和永磁材料技术的出现，许多的家用电器和电动汽车都用永磁电机作为驱动电机。但是，这些电机在高速运行时，电机的铜耗较大，电机低速运行时，铁耗较大。所以传统的永磁电机为了保证电机的性能，一般会将永磁体做的足够厚来抵抗电枢绕组所产生的去磁磁动势。
德国学者Ostoivc首先提出了记忆电机的概念，通过改变永磁体磁化水平来实现气隙磁场调节，被称为真正意义上的可变磁通永磁电机。该类电机采用永磁材料为铝镍钴永磁体或钐钴永磁体，这类永磁材料具有高剩磁、低矫顽的特性，可利用直流脉冲绕组电流或三相定子绕组电流产生的直轴电枢磁动势来控制其磁化强度，并且其磁化水平能被记忆住，从而实现气隙永磁磁场的灵活调节，在不牺牲电机其他性能指标前提下，实现了宽调速范围运行。
Ostoivc教授提出的记忆电机的拓扑结构由写极式电机发展而来，转子由铝镍钻永磁体、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AINICo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。
虽然定子永磁型磁通切换永磁电机因其具有高功率密度、效率高、空载磁链双极性、空载感应电动势的正弦度极高和结构简单可靠性高等优点受到国内外学者的广泛关注，但磁通切换永磁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，限制了其在宽调速场合的应用。
东南大学林鹤云教授团队提出了一种轴向磁场定子分割式磁通切换型记忆电机，该电机虽能实现电机气隙磁场可调，但该电机只单独采用了矫顽力相对较低的铝镍钴永磁体，电机的最大气隙磁通很难达到钕铁硼永磁电机的水平，电机力能指标不尽如人意；或者为了获得足够的磁通，必须采用较厚的永磁材料，而且增磁和去磁磁通又通过电机的气隙，这就导致所需的调磁脉冲磁动势较大，增大了绕组容量。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种双定子混合永磁记忆电机。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种双定子混合永磁记忆电机，包括第一定子、第二定子和转子，第一定子、第二定子和转子均为凸极结构，两个定子结构相同，位置相对，转子安装在两个定子中间，采用同轴安装；
定子包括定子铁心，定子铁心为U型铁心环绕形成的圆形，U型铁心开口朝向转子，相邻两个U型铁心之间镶嵌着两个永磁体，铝镍钴永磁体和钕铁硼永磁体，铝镍钴永磁体嵌放在靠近定子轭的一侧，钕铁硼永磁体嵌放在靠近转子的一侧；两个永磁体之间为调磁线圈槽；U型铁心两侧的调磁线圈槽中缠绕调磁线圈，所有调磁线圈串联成一组调磁绕组；
相邻两个U型铁心的齿部构成一个定子齿，U型铁心的中间凹槽构成一个定子槽；每个定子齿上缠绕电枢线圈，且每个电枢线圈均绕过相邻的两个定子槽，所有电枢线圈串联且分成三组电枢绕组。
进一步地，定子铁心为由6n个U型铁心环绕形成的圆形。
进一步地，同一调磁线圈槽中的线圈电流方向相同，相邻槽的线圈电流方向相反。
进一步地，三相电枢绕组和调磁绕组均采用非重叠集中绕组型式。
进一步地，同一定子上，永磁体沿周向充磁，相邻永磁体的充磁方向相反；不同定子上相对应位置上的永磁体充磁方向和另一个定子上永磁体充磁方向相反。
进一步地，安装轴的材料为不导磁材料，转子和定子铁心均由导磁材料硅钢片制成。
有益效果：本发明的双定子混合永磁记忆电机，能够通过调磁线圈改变电机的气隙磁通；采用铝镍钴和钕铁硼两种永磁体保证了电机的功率密度，比使用一种永磁体节省了材料；通过施加在调磁绕组上的电流改变铝镍钴永磁体的磁化状态来改变电机的运行范围和效率。
附图说明
图1是本发明电机的结构示意图；
图2是转子在图示位置时铝镍钴永磁体充磁饱和时的磁通路径图；
图3是转子在图示位置时铝镍钴永磁体充磁未饱和时的磁通路径图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1所示，本发明所述的双定子混合永磁记忆电机，包括第一定子1、第二定子2和转子3，第一定子1、第二定子2和转子3都采用凸极结构，两个定子结构相同，位置相对，转子在两个定子中间，采用同轴安装，安装轴的材料为不导磁材料。定子包括定子铁心、铝镍钴永磁体、钕铁硼永磁体、电枢绕组、调磁绕组；转子和定子铁心均由导磁材料的硅钢片制成。
定子铁心为由6n个U型铁心4环绕形成的圆形，U型铁心4开口朝向转子3，相邻两个U型铁心4之间镶嵌着两个永磁体，铝镍钴永磁体5嵌放在靠近定子轭的一侧，钕铁硼永磁体6嵌放在靠近转子3的一侧，两个永磁体中存在一个调磁线圈槽8；每个U型铁心4的两侧的调磁线圈槽8中缠绕有调磁线圈7，所有的调磁线圈7串联成一组调磁绕组，同一调磁线圈槽中的线圈电流方向相同，相邻槽的线圈电流方向相反。调磁绕组的脉冲电流大小和方向决定了铝镍钴永磁体的磁化状态，从而控制了电机气隙合成磁场的强弱。
相邻两个U型铁心4的齿部构成一个定子齿，每个U型铁心4的中间的凹槽构成一个定子槽10；每一个定子齿上绕一个电枢线圈9，并且每个电枢线圈9都绕过相邻的两个定子槽10，6n个电枢线圈9通过串联分成三组电枢绕组。三相电枢绕组和调磁绕组均采用非重叠集中绕组型式，绕组端接部分更短，用量少，铜耗少，而且该种绕组型式构造简单，加工方便。
双定子可控磁通的混合永磁记忆电机工作原理与记忆电机相类似。通过给调磁绕组施加脉冲电流可以将钕镍钴永磁体5正向磁化或反向磁化，去掉脉冲电流永磁体能够一直保持其磁化状态。而铝铁硼永磁体6作为恒定的磁通源，不会随着电流的改变而改变。同一定子上，永磁体沿周向充磁，相邻永磁体的充磁方向相反；不同定子上相对应位置上的永磁体充磁方向和另一个定子上永磁体充磁方向相反。
如图2所示，当电机运行在额定点时或需要较大的输出转矩时，钕镍钴永磁体满磁化状态，这是可以获得最大的气隙磁场。如图3所示，当电机轻载或需要高速运行时，需要降低气隙磁场，所以永磁体处于未满磁化状态。因此电机可以根据需要的转矩和转速通过施加或去除脉冲电流来改变永磁体的磁化状态。

Claims (6)

1.一种双定子混合永磁记忆电机，其特征在于：包括第一定子(1)、第二定子(2)和转子(3)，第一定子(1)、第二定子(2)和转子(3)均为凸极结构，两个定子结构相同，位置相对，转子安装在两个定子中间，采用同轴安装；
定子包括定子铁心，定子铁心为U型铁心(4)环绕形成的圆形，U型铁心(4)开口朝向转子(3)，相邻两个U型铁心(4)之间镶嵌着两个永磁体，铝镍钴永磁体(5)和钕铁硼永磁体(6)，铝镍钴永磁体(5)嵌放在靠近定子轭的一侧，钕铁硼永磁体(6)嵌放在靠近转子(3)的一侧；两个永磁体之间为调磁线圈槽(8)；U型铁心(4)两侧的调磁线圈槽(8)中缠绕调磁线圈(7)，所有调磁线圈(7)串联成一组调磁绕组；
相邻两个U型铁心(4)的齿部构成一个定子齿，U型铁心(4)的中间凹槽构成一个定子槽(10)；每个定子齿上缠绕电枢线圈(9)，且每个电枢线圈(9)均绕过相邻的两个定子槽(10)，所有电枢线圈(9)串联且分成三组电枢绕组。
2.根据权利要求1所述的双定子混合永磁记忆电机，其特征在于：定子铁心为由6n个U型铁心环绕形成的圆形。
3.根据权利要求1所述的双定子混合永磁记忆电机，其特征在于：同一调磁线圈槽中的线圈电流方向相同，相邻槽的线圈电流方向相反。
4.根据权利要求1所述的双定子混合永磁记忆电机，其特征在于：三相电枢绕组和调磁绕组均采用非重叠集中绕组型式。
5.根据权利要求1所述的双定子混合永磁记忆电机，其特征在于：同一定子上，永磁体沿周向充磁，相邻永磁体的充磁方向相反；不同定子上相对应位置上的永磁体充磁方向和另一个定子上永磁体充磁方向相反。
6.根据权利要求1所述的双定子混合永磁记忆电机，其特征在于：安装轴的材料为不导磁材料，转子和定子铁心均由导磁材料硅钢片制成。
CN201810357243.9A 2018-04-20 2018-04-20 一种双定子混合永磁记忆电机 Pending CN108347145A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810357243.9A CN108347145A (zh) 2018-04-20 2018-04-20 一种双定子混合永磁记忆电机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810357243.9A CN108347145A (zh) 2018-04-20 2018-04-20 一种双定子混合永磁记忆电机

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108347145A true CN108347145A (zh) 2018-07-31

Family

ID=62955193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810357243.9A Pending CN108347145A (zh) 2018-04-20 2018-04-20 一种双定子混合永磁记忆电机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108347145A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112467952A (zh) * 2020-11-19 2021-03-09 东南大学 一种转子永磁型双定子轴向磁场混合永磁磁通切换电机
CN113922614A (zh) * 2021-09-16 2022-01-11 西安理工大学 一种十五相定子混合永磁轴向磁通永磁电机
CN114024379A (zh) * 2021-10-26 2022-02-08 南京理工大学 一种定子永磁型轴向磁场永磁电机的冷却系统
CN114614648A (zh) * 2022-03-07 2022-06-10 南京信息工程大学 能够同时正反转的轴向磁通弱磁扩速永磁电机
CN115280654A (zh) * 2020-03-10 2022-11-01 三菱电机株式会社 可动件及线性伺服电动机

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101325349A (zh) * 2008-04-11 2008-12-17 江苏大学 宽调速磁通记忆式定子永磁型电机
CN101431263A (zh) * 2007-11-09 2009-05-13 杨泰和 导磁极面体与磁路夹设永磁磁极的电机
CN103051138A (zh) * 2012-12-20 2013-04-17 东南大学 一种多齿磁通切换型永磁记忆电机
CN103490532A (zh) * 2013-09-18 2014-01-01 东南大学 一种容错型定子分割式磁通切换型记忆电机
CN104578636A (zh) * 2015-01-20 2015-04-29 东南大学 一种双定子轴向磁场磁通切换型混合永磁记忆电机
CN104617727A (zh) * 2015-02-15 2015-05-13 东南大学 一种双定子轴向磁场磁通切换型混合永磁记忆电机
CN104795951A (zh) * 2015-05-05 2015-07-22 南京信息工程大学 一种磁通可控的轴向磁场混合永磁记忆电机
CN208063021U (zh) * 2018-04-20 2018-11-06 南京信息工程大学 一种双定子混合永磁记忆电机

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101431263A (zh) * 2007-11-09 2009-05-13 杨泰和 导磁极面体与磁路夹设永磁磁极的电机
CN101325349A (zh) * 2008-04-11 2008-12-17 江苏大学 宽调速磁通记忆式定子永磁型电机
CN103051138A (zh) * 2012-12-20 2013-04-17 东南大学 一种多齿磁通切换型永磁记忆电机
CN103490532A (zh) * 2013-09-18 2014-01-01 东南大学 一种容错型定子分割式磁通切换型记忆电机
CN104578636A (zh) * 2015-01-20 2015-04-29 东南大学 一种双定子轴向磁场磁通切换型混合永磁记忆电机
CN104617727A (zh) * 2015-02-15 2015-05-13 东南大学 一种双定子轴向磁场磁通切换型混合永磁记忆电机
CN104795951A (zh) * 2015-05-05 2015-07-22 南京信息工程大学 一种磁通可控的轴向磁场混合永磁记忆电机
CN208063021U (zh) * 2018-04-20 2018-11-06 南京信息工程大学 一种双定子混合永磁记忆电机

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115280654A (zh) * 2020-03-10 2022-11-01 三菱电机株式会社 可动件及线性伺服电动机
CN115280654B (zh) * 2020-03-10 2023-07-21 三菱电机株式会社 可动件及线性伺服电动机
CN112467952A (zh) * 2020-11-19 2021-03-09 东南大学 一种转子永磁型双定子轴向磁场混合永磁磁通切换电机
CN112467952B (zh) * 2020-11-19 2022-01-25 东南大学 一种转子永磁型双定子轴向磁场混合永磁磁通切换电机
CN113922614A (zh) * 2021-09-16 2022-01-11 西安理工大学 一种十五相定子混合永磁轴向磁通永磁电机
CN113922614B (zh) * 2021-09-16 2022-09-30 西安理工大学 一种十五相定子混合永磁轴向磁通永磁电机
CN114024379A (zh) * 2021-10-26 2022-02-08 南京理工大学 一种定子永磁型轴向磁场永磁电机的冷却系统
CN114614648A (zh) * 2022-03-07 2022-06-10 南京信息工程大学 能够同时正反转的轴向磁通弱磁扩速永磁电机
CN114614648B (zh) * 2022-03-07 2023-08-22 南京信息工程大学 能够同时正反转的轴向磁通弱磁扩速永磁电机

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108599418B (zh) 一种磁路串联型混合永磁可控磁通电机的转子铁芯及电机
CN108347145A (zh) 一种双定子混合永磁记忆电机
CN109995211B (zh) 一种定子同极型混合永磁记忆电机
CN104578659B (zh) 一种磁通切换型并联混合永磁记忆电机
CN101431284B (zh) 混合式开关磁阻电机
WO2020034637A1 (zh) 一种局部磁路并联型内置式混合永磁记忆电机
CN104617726B (zh) 一种永磁交错式轴向磁场磁通切换型记忆电机
CN110707841B (zh) 一种聚磁式双凸极混合永磁记忆电机
CN101552497A (zh) 混合励磁双凸极电机
CN101232205A (zh) 可变磁通永磁同步电动机
CN111064333A (zh) 一种有效永磁极数可调的轴向磁场磁通切换永磁电机
WO2020191815A1 (zh) 一种串联磁路型双层混合永磁记忆电机
CN102035333A (zh) 采用分布式绕组的永磁开关磁阻电机
CN104578636A (zh) 一种双定子轴向磁场磁通切换型混合永磁记忆电机
CN110829770A (zh) 一种具有不对称定子极的混合励磁型磁通反向电机
CN104617727B (zh) 一种双定子轴向磁场磁通切换型混合永磁记忆电机
CN111181341A (zh) 一种有效永磁极数可调的双凸极永磁电机
CN104795956A (zh) 一种复合永磁可控磁通轴向磁场永磁同步电机
CN106357076A (zh) 一种Halbach聚磁型轴向磁场混合永磁记忆电机
CN106787281A (zh) 一种不改变绕组排布的分数槽集中绕组变极记忆电机
CN208063021U (zh) 一种双定子混合永磁记忆电机
CN112072811A (zh) 一种内嵌-永磁磁阻式混合磁极型记忆电机
CN110518766B (zh) 不对称双定子混合励磁型轴向磁场磁通切换电机
CN110138165B (zh) 一种复合磁路定子分割式轴向永磁电机
CN110829652A (zh) 一种串并联磁路混合磁极型记忆电机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination