CN110266166A - 一种写极式磁场调制永磁电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种双定子写极式磁场调制永磁电机，包括同轴同心设置且相对运动的第一定子、转子和第二定子；第一定子和转子之间设置有第一气隙；转子和第二定子之间设置有第二气隙；第一定子上设置有第一定子齿，第一定子齿上设置有低矫顽力永磁体，相邻第一定子齿之间形成第一定子槽，第一定子槽内设置有第一定子电枢绕组；转子包括转子铁心，相邻两个转子铁心之间嵌入设置高矫顽力永磁体；第二定子上设置有第二定子齿，相邻第二定子齿之间形成第二定子槽，第二定子槽内嵌入设置有第二定子电枢绕组。本发明提供的双定子永磁同步电机通过第一定子绕组在线写极功能，调节低矫顽力磁化状态，可以提升传统永磁同步电机的弱磁调速能力。
Description
技术领域
本发明涉及永磁电机技术领域，特别是涉及一种具有磁场调制功能的写极式磁场调制永磁电机。
背景技术
永磁电机由于具有高效率、高功率密度、高控制精度等优点，在工农业、国防以及日常生活均得到了广泛应用。
然而，永磁电机中永磁体是恒定励磁，如何扩展永磁电机的高速恒功率/弱磁范围而又不明显降低高速转矩，已成为永磁电机设计与控制领域的难点问题。传统永磁电机通常采用弱磁控制方法进行扩速，弱磁控制虽然能够在一定程度上扩展永磁电机的转速范圃，但是持续的直轴去磁电流会增加电机铜耗，降低电机在高速区的运行效率。
为此，如何实现永磁电机的气隙磁场调节成为近年来电机领域的一个研究热点。比较可行的方案是采用混合励磁技术，它是在永磁电机的基础上引入电励磁，通过调节电励磁电流的大小和方向来实现电机气隙磁通的调节，具有调磁方便、效率高等优点，但同时也存在显著缺点：混合励磁电机通常采用并联磁路或者串联磁路，但前者永磁体漏磁较多，后者电励磁损耗较大，因此，混合励磁电机并不是一个十分完美的解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过调节低矫顽力磁化状态，可以提升传统永磁同步电机的弱磁调速能力的永磁电机。
为实现上述目的，本发明提供了一种双定子写极式磁场调制永磁电机，包括由外至内依次同轴同心设置且相对运动的第一定子、转子和第二定子；
所述第一定子和所述转子之间设置有第一气隙；
所述转子和所述第二定子之间设置有第二气隙；
所述第一定子包括第一定子背轭，所述第一定子背轭上设置有第一定子齿，各所述第一定子齿的端部均嵌入设置有低矫顽力永磁体，相邻两个所述第一定子齿之间的间隙形成第一定子槽，各所述第一定子槽内均嵌入设置有第一定子电枢绕组；
所述转子包括转子铁心，相邻两个所述转子铁心之间均嵌入设置有高矫顽力永磁体；
所述第二定子包括第二定子背轭，所述第二定子背轭上设置有第二定子齿，相邻两个所述第二定子齿之间的间隙形成第二定子槽，各所述第二定子槽内均嵌入设置有第二定子电枢绕组。
优选的，所述低矫顽力永磁体径向充磁。
优选的，所述高矫顽力永磁体采用辐条排布方式嵌入所述转子，沿圆周交替切向充磁，形成聚磁结构。
优选的，所述第一定子电枢绕组采用集中绕组，由直流脉冲电源供电。
优选的，所述第二定子电枢绕组采用分布式绕组联接方式，由交流电源供电。
优选的，所述低矫顽力永磁体或高矫顽力永磁体材料为铁氧体、铝镍钴、钐钴、钕铁硼中任意一者。
为实现上述目的，本发明提供了一种双转子写极式磁场调制永磁电机，包括由外至内依次同轴同心设置且相对运动的的第一转子、定子、第二转子；
所述第一转子和所述定子之间设置有第一气隙；
所述定子和所述第二转子之间设置有第二气隙；
所述第一转子包括第一转子铁心，所述第一转子铁心上设置有第一转子齿，各所述第一转子齿的端部均嵌入设置有低矫顽力永磁体，相邻两个所述第一转子齿之间的间隙形成第一转子槽，各所述第一转子槽内均嵌入设置有第一转子电枢绕组；
所述定子包括定子铁心，相邻两个所述定子铁心之间均嵌入设置有高矫顽力永磁体；
所述第二转子包括第二转子铁心，所述第二转子铁心上设置有第二转子齿，相邻两个所述第二转子齿之间的间隙形成第二转子槽，各所述第二转子槽内均嵌入设置有第二转子电枢绕组。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明采用高矫顽力永磁体与低矫顽力永磁体并联励磁方式，在不增加逆变器容量的情况下，利用高剩磁低矫顽力永磁体的非线性磁滞特性，通过外定子绕组施加充、去磁脉冲电流来改变永磁体磁化状态，实现永磁电机在线写极或调磁；由于两种永磁体的交叉耦合效应造成电机设计参数相互影响因素复杂，因此采用两种永磁体定转独立励磁方式，实现结构解耦设计；同时，高矫顽力永磁体采用辐条排布方式嵌入转子铁芯，由于气隙有效谐波磁场的额外作用，能够进一步提高电机的转矩传递能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的双定子写极式磁场调制永磁电机的结构图；
符号说明：1-第一定子，2-转子，3-第一气隙，4-第二气隙，5-第二定子，11-第一定子背轭，12-第一定子齿，13-低矫顽力永磁体，14-第一定子电枢绕组，21-转子铁心，22-高矫顽力永磁体，51-第二定子背轭，52-第二定子齿，53第二定子电枢绕组。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种高矫顽力永磁体和低矫顽力永磁体独立励磁，通过改变永磁体磁化水平实现气隙磁场调节的永磁电机。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明双定子写极式磁场调制永磁电机具体包括由外至内依次同轴同心设置的第一定子1、转子2、第二定子5；
第一定子1和转子2之间设置有第一气隙3；
转子2和第二定子5之间设置有第二气隙4；
第一定子1包括第一定子背轭11，第一定子背轭11上设置有第一定子齿12，各第一定子齿12的端部均嵌入设置有低矫顽力永磁体13，相邻两个第一定子齿12之间的间隙形成第一定子槽，各第一定子槽内均嵌入设置有第一定子电枢绕组14；
转子2包括转子铁心21，相邻两个转子铁心21之间均嵌入设置有高矫顽力永磁体22；
第二定子5包括第二定子背轭51，第二定子背轭51上设置有第二定子齿52，相邻两个第二定子齿52之间的间隙形成第二定子槽，各第二定子槽内均嵌入设置有第二定子电枢绕组53。
其中第一定子1、转子2和第二定子5的排列方式为由外到内依次排列的第一定子1、转子2和第二定子5或者由内到外依次排列的第一定子1、转子2和第二定子5。
低矫顽力永磁体13径向充磁；高矫顽力永磁体22采用辐条排布方式嵌入转子2，沿圆周交替切向充磁，形成聚磁结构。
第一定子电枢绕组14采用集中绕组，由直流脉冲电源供电；第二定子电枢绕组53采用分布式绕组联接方式，由交流电源供电。
低矫顽力永磁体或高矫顽力永磁体材料为铁氧体、铝镍钴、钐钴、钕铁硼中任意一者。
此外，本发明还提供一种双转子写极式磁场调制永磁电机，具体包括由外至内依次同轴同心设置且相对运动的的第一转子、定子、第二转子；
所述第一转子和所述定子之间设置有第一气隙；
所述定子和所述第二转子之间设置有第二气隙；
所述第一转子包括第一转子铁心，所述第一转子铁心上设置有第一转子齿，各所述第一转子齿的端部均嵌入设置有低矫顽力永磁体，相邻两个所述第一转子齿之间的间隙形成第一转子槽，各所述第一转子槽内均嵌入设置有第一转子电枢绕组；
所述定子包括定子铁心，相邻两个所述定子铁心之间均嵌入设置有高矫顽力永磁体；
所述第二转子包括第二转子铁心，所述第二转子铁心上设置有第二转子齿，相邻两个所述第二转子齿之间的间隙形成第二转子槽，各所述第二转子槽内均嵌入设置有第二转子电枢绕组。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种双定子写极式磁场调制永磁电机，其特征在于，包括由外至内依次同轴同心设置且相对运动的第一定子、转子和第二定子；
所述第一定子和所述转子之间设置有第一气隙；
所述转子和所述第二定子之间设置有第二气隙；
所述第一定子包括第一定子背轭，所述第一定子背轭上设置有第一定子齿，各所述第一定子齿的端部均嵌入设置有低矫顽力永磁体，相邻两个所述第一定子齿之间的间隙形成第一定子槽，各所述第一定子槽内均嵌入设置有第一定子电枢绕组；
所述转子包括转子铁心，相邻两个所述转子铁心之间均嵌入设置有高矫顽力永磁体；
所述第二定子包括第二定子背轭，所述第二定子背轭上设置有第二定子齿，相邻两个所述第二定子齿之间的间隙形成第二定子槽，各所述第二定子槽内均嵌入设置有第二定子电枢绕组。
2.如权利要求1所述的一种双定子写极式磁场调制永磁电机，其特征在于，所述低矫顽力永磁体径向充磁。
3.如权利要求1所述的一种双定子写极式磁场调制永磁电机，其特征在于，所述高矫顽力永磁体采用辐条排布方式嵌入所述转子，沿圆周交替切向充磁，形成聚磁结构。
4.如权利要求1所述的一种双定子写极式磁场调制永磁电机，其特征在于，所述第一定子电枢绕组采用集中绕组，由直流脉冲电源供电。
5.如权利要求1所述的一种双定子写极式磁场调制永磁电机，其特征在于，所述第二定子电枢绕组采用分布式绕组联接方式，由交流电源供电。
6.如权利要求1所述的一种双定子写极式磁场调制永磁电机，其特征在于，所述低矫顽力永磁体或高矫顽力永磁体材料为铁氧体、铝镍钴、钐钴、钕铁硼中任意一者。
7.一种双转子写极式磁场调制永磁电机，其特征在于，包括由外至内依次同轴同心设置且相对运动的的第一转子、定子、第二转子；
所述第一转子和所述定子之间设置有第一气隙；
所述定子和所述第二转子之间设置有第二气隙；
所述第一转子包括第一转子铁心，所述第一转子铁心上设置有第一转子齿，各所述第一转子齿的端部均嵌入设置有低矫顽力永磁体，相邻两个所述第一转子齿之间的间隙形成第一转子槽，各所述第一转子槽内均嵌入设置有第一转子电枢绕组；
所述定子包括定子铁心，相邻两个所述定子铁心之间均嵌入设置有高矫顽力永磁体；
所述第二转子包括第二转子铁心，所述第二转子铁心上设置有第二转子齿，相邻两个所述第二转子齿之间的间隙形成第二转子槽，各所述第二转子槽内均嵌入设置有第二转子电枢绕组。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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