CN114465434A - 一种双速永磁同步电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双速永磁同步电机，包括定子、永磁体、充磁绕组和转子，永磁体包括第一永磁体和第二永磁体；所述转子位于定子内侧，可以绕转子的轴线旋转；所述转子内有8个V型的磁极，每个磁极有2块永磁体，所有永磁体的充磁方向垂直于长边；所述定子有36个沿圆周方向均匀分布的梨形槽；沿着第二永磁体的长边方向绕有充磁绕组。本发明的优点在于电机可以通过改变绕组的接入方式和磁极数量适应不同工作状况。

Description

一种双速永磁同步电机
技术领域
本发明属于永磁同步电机领域，具体涉及一种双速永磁同步电机。
背景技术
电机作为电动汽车的“三横”之一，在电动汽车领域有着举足轻重的地位，其性能的优劣直接影响到电动汽车的整车性能。在所有电机中，永磁同步电机因具有效率高、结构简单、体积小、噪声小、质量轻等优点备受青睐，但是永磁同步电机因其磁极数量恒定无法适应不同转速和转矩的工作状况。因此提出一种可以适应宽调速范围、高效率的永磁同步电机具有重要的理论意义和应用价值。
目前已有一些可调磁极数量的永磁同步电机的方案被提出。例如：申请号：CN202010097798.1，一种有效永磁极数可调的双凸极永磁电机，公开了一种有效永磁极数可调的双凸极永磁电机，该电机为双定子结构，其内部定子为U型磁极，U型两侧为NdFeB材料，U型底部为AlNiCo材料且饶有绕组，通过对U型底部的AlNiCo进行正向和反向充磁来改变U型磁极的磁路，以实现改变有效磁极的目的。
本发明提出了一种双速永磁同步电机，其中第二永磁体可以通过充磁改变磁极的方向，从而改变有效磁极的数量，以适应高转矩低转速的启动工作状况和小转矩高转速恒定输出的工作状况。转子铁心内有8个V型的磁极，每个磁极有2块永磁体，其中第一永磁体使用钕铁硼材料，第二永磁体使用铝镍钴材料；沿着永磁体的长边绕有充磁绕组，充磁绕如可以正向或者反向通电给第二永磁体充磁，第二永磁体通过充磁可以改变其磁极的方向；通过改变第二永磁体的磁极方向可以改变电机磁极极数，配合不同的绕组接入方式可以适应不同转矩和转速的工作状况，并且改善了转子内部的磁路。
目前申请人经国内外检索，尚未检索到本发明所涉及的上述技术。
发明内容
本发明针对永磁同步电机难以适应启动时大转矩的工况和高转速小转矩的工况，提出了一种双速永磁同步电机。
本发明采用如下技术方案：
一种双速永磁同步电机，其特征在于：
包括定子、永磁体、充磁绕组和转子，永磁体包括第一永磁体和第二永磁体；
所述定子有36个沿圆周方向均匀分布的梨形槽；
所述转子位于定子内侧，可以绕转子的轴线旋转；
所述转子内有8个V型的磁极，每个磁极有2块永磁体，所有永磁体的充磁方向垂直于长边；
指定一对磁极为参考磁极，参考磁极上所有永磁体的S极靠近转子圆心，参考磁极上的永磁体是使用钕铁硼材料的第一永磁体，与参考磁极相邻的两对磁极上靠近参考磁极的4个永磁体也是使用钕铁硼材料的第一永磁体，靠近转子圆心的一侧是永磁体的N极，其余永磁体均为使用铝镍钴材料的第二永磁体；
沿着第二永磁体的长边方向绕有充磁绕组，充磁绕组可以正向或反向通电给第二永磁体充磁改变第二永磁体的磁极方向。
如上所述的一种双速永磁同步电机，其特征在于：
转子极数为8极时，与参考磁极相邻的两对磁极上的永磁体靠近转子圆心的一侧为N极，参考磁极和与参考磁极间隔90°的一对磁极上的永磁体靠近转子圆心的一侧为S极；
转子极数为4极时，与参考磁极间隔90°的磁极上的永磁体靠近转子圆心的一侧为N极，与参考磁极相邻的两对磁极上的所有永磁体沿转子圆周方向靠近参考磁极的一侧为N极。
如上所述的一种双速永磁同步电机，其特征在于：
磁极数量变换分为8极/4极变换和4极/2极变换，磁极数量为8极或4极时，通过给第二永磁体充磁，改变第二永磁体的磁极方向，完成8极/4极变换。
本发明的有益效果如下：
1.通过改变有效磁极数量，以分别适应高速和低速不同的工作状况；
2.通过改变有效磁极数量，以分别适应输出转矩大和输出转矩小的工作状况；
3.磁极数量改变的同时无效磁极永磁体具有引导磁路的作用，可以改善转子内部磁路。
附图说明
图1是本发明一种双速永磁同步电机结构示意图。其中：1 定子、2 第二永磁体、3第一永磁体和4 转子。
图2是本发明一种双速永磁同步电机充磁绕组示意图。其中：2 第二永磁体和5 充磁绕组。
图3为本发明一种双速永磁同步电机磁极数量为8时的转子磁路示意图。
图4为本发明一种双速永磁同步电机磁极数量为4时的转子磁路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。
图1是本发明一种双速永磁同步电机去除绕组后的结构示意图。所述的一种双速永磁同步电机包括：定子1、永磁体和转子4，其中永磁体包括第二永磁体2和第一永磁体3。
所述定子1有36个沿圆周方向均匀分布的梨形槽；
所述转子4位于定子内侧，可以绕转子的轴线旋转；
所述转子铁心内有8个V型的磁极，每个磁极有2块永磁体，所有永磁体的充磁方向垂直于长边。
指定一对磁极为参考磁极（图1最上方和最下方），参考磁极上所有永磁体的S极靠近转子圆心，参考磁极上的永磁体是使用钕铁硼材料的第一永磁体3，与参考磁极相邻的两个磁极上靠近参考磁极的4个永磁体也是使用钕铁硼材料的第一永磁体3，靠近转子圆心的一侧是永磁体的N极，其余永磁体均为使用铝镍钴材料的第二永磁体2。
图2是本发明一种双速永磁同步电机带充磁绕组的转子结构图，沿着第二永磁体的长边方向绕有充磁绕组5。充磁绕组可以正向或反向通电给第二永磁体充磁改变第二永磁体的磁极方向。
转子极数为8极时，与参考磁极相邻的两对磁极上的永磁体靠近转子圆心的一侧为N极，参考磁极和与参考磁极间隔90°的一对磁极上的永磁体靠近转子圆心的一侧为S极；
转子极数为4极时，与参考磁极间隔90°的磁极上的永磁体靠近转子圆心的一侧为N极，与参考磁极相邻的两对磁极上的所有永磁体沿转子圆周方向靠近参考磁极的一侧为N极。
磁极数量为8极或4极时，通过给第二永磁体充磁，改变第二永磁体的磁极方向，完成8极/4极变换。充磁绕组的通电方向由第二永磁体的磁极方向决定，充磁通电时所产生的磁场的方向与第二永磁体磁极方向相反。
图3、图4所示分别为有效磁极数量为8极、4极时的磁路。
第二永磁体经过充磁后改变磁极数量的同时也具有导磁作用，改善了转子内部磁路。
下面对本发明提出的一种双速永磁同步电机进行工作原理的说明。
本发明所述的一种双速永磁同步电机，当转子转速达到一定值后，给充磁绕组通电，充磁绕组所产生的磁场方向与第二永磁体的磁场方向相反，第二永磁体的磁极方向经过充磁绕组充磁后改变，以实现电机磁极数量的变化并且对转子内部的磁路具有导向作用，可以改善转子内部磁路。本发明可以通过改变转子磁极数量，同时改变绕组连接方式可以分别得到8极/4极的永磁同步电机，使电机适应更宽的调速范围和更大的转矩变化，并且可以通过改变永磁体方向改善转子内部的磁路。

Claims (3)

1.一种双速永磁同步电机，其特征在于：
包括定子、永磁体、充磁绕组和转子，永磁体包括第一永磁体和第二永磁体；
所述定子有36个沿圆周方向均匀分布的梨形槽；
所述转子位于定子内侧，可以绕转子的轴线旋转；
所述转子铁心内有8个V型的磁极，每个磁极有2块永磁体，所有永磁体的充磁方向垂直于长边；
指定一对磁极为参考磁极，参考磁极上所有永磁体的S极靠近转子圆心，参考磁极上的永磁体是使用钕铁硼材料的第一永磁体，与参考磁极相邻的两对磁极上靠近参考磁极的4个永磁体也是使用钕铁硼材料的第一永磁体，靠近转子圆心的一侧是永磁体的N极，其余永磁体均为使用铝镍钴材料的第二永磁体；
沿着第二永磁体的长边方向绕有充磁绕组，充磁绕组可以正向或反向通电给第二永磁体充磁改变第二永磁体的磁极方向。
2.如权利要求1所述的一种双速永磁同步电机，其特征在于：
转子极数为8极时，与参考磁极相邻的两对磁极上的永磁体靠近转子圆心的一侧为N极，参考磁极和与参考磁极间隔90°的一对磁极上的永磁体靠近转子圆心的一侧为S极；
转子极数为4极时，与参考磁极间隔90°的磁极上的永磁体靠近转子圆心的一侧为N极，与参考磁极相邻的两对磁极上的所有永磁体沿转子圆周方向靠近参考磁极的一侧为N极。
3.如权利要求1所述的一种双速永磁同步电机，其特征在于：
磁极数量变换分为8极/4极变换和4极/2极变换，磁极数量为8极或4极时，通过给第二永磁体充磁，改变第二永磁体的磁极方向，完成8极/4极变换。
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