CN115001179B - 一种永磁分块式谐波记忆电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种永磁分块式谐波记忆电机，其中，定子（1）包括定子齿（1.1）、定子轭部（1.2）和绕组（1.3），定子轭部位于该电机的最外层，定子齿位于定子轭部的内测，绕组位于定子齿的空间内；转子部分包括组合永磁体（2）、转子轭部（3）和转轴（4），转轴位于该电机的中心，转子轭部位于转轴外周，组合永磁体位于转子轭部外周；所述组合永磁体由两种永磁体组成，构成一个磁极，组合永磁体与定子齿之间留有间隙。且该电机不同于传统记忆电机的是其不同磁化状态下的反电势幅值保持近乎相同，并能有效提升电机速度范围；且由于电机铝镍钴用量较少，故而电机功率密度较高，同时由于电机类表贴式结构，加工简单，便于推广制造。

Description

一种永磁分块式谐波记忆电机
技术领域
本发明涉及记忆电机领域，具体涉及一种永磁分块式谐波记忆电机。
背景技术
永磁同步电机一般都是由高矫顽力的钕铁硼永磁做永磁磁源，其具有高功率密度、高效率、运行可靠等优势，其在中小功率领域大量取代电励磁电机，进而在航空航天、国防、工农业生产以及日常生活的各个领域得到了大规模应用。但是由于采用钕铁硼永磁，其被充去磁非常困难，因而电机内的气隙磁场基本保持恒定，作为电动运行时调速范围十分有限，因此以实现永磁电机气隙磁场的有效调节为目标的可调磁通永磁电机一直是电机研究领域的热点和难点。
记忆电机采用低矫顽力永磁体，通过定子绕组或者直流脉冲绕组产生周向磁场，从而改变永磁体磁化强度，对气隙磁场进行调节，同时永磁体具有磁密水平能够被记忆的特点。传统的记忆电机倾向于通过调整低矫顽力永磁体的磁化强度，改变电机内部磁路，进而调整电机电磁性能，且不同磁化状态下反电势幅值差距较大，因此导致不同磁化状态下功率差距较大，不同工况下的恒转矩区转速范围并没有得到较大的提升，因此电机的功率密度并没有得到有效提高。
发明内容
技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提升铝镍钴永磁体利用率，提高记忆电机功率密度，提出一种永磁分块式谐波记忆电机。
技术方案：本发明的一种永磁分块式谐波记忆电机包括定子、组合永磁体，转子轭部和转轴；其中，定子包括定子齿、定子轭部和绕组，定子轭部位于该电机的最外层，定子齿位于定子轭部的内测，绕组位于定子齿的空间内；转子部分包括组合永磁体、转子轭部和转轴，转轴位于该电机的中心，转子轭部位于转轴外周，组合永磁体有多个，分别位于转子轭部外周；所述组合永磁体由两种永磁体组成，构成一个磁极，组合永磁体与定子齿之间留有间隙。
所述组合永磁体的两种永磁体分别为铝镍钴永磁体和钕铁硼永磁体。
所述组合永磁体构成的每一个磁极包括一个钕铁硼永磁体和两个铝镍钴永磁体，两个铝镍钴永磁体分别位于钕铁硼永磁体的两旁。
所述钕铁硼永磁体呈凸台状，即中间高，左右对称的阶梯状降低；铝镍钴永磁体呈现“L”型结构有对称的两块，该两块铝镍钴永磁体对称于钕铁硼永磁体中心线呈镜像吻合于钕铁硼永磁体两旁的阶梯上。
所述绕组为电枢绕组或为调磁绕组。
所述组合永磁体，相邻两个组合永磁体之间充磁方向相反。
所述铝镍钴永磁体由绕组进行充去磁，进而改变铝镍钴永磁体的剩磁，改变主磁路的磁通，调整电机反电势。
所述组合永磁体，在相邻的两个组合永磁体之间还设有铁心极，构成在转子轭部外相间设置的组合永磁体和铁心极。
所述铁心极与一个所述的组合永磁体的大小尺寸完全相同，由硅钢片组成。
所述的定子齿，其齿数是3的倍数，磁极数必须为偶数且不得为3的倍数。
有益效果：
1、整个电机整体结构简单，空间利用率高，类似于传统的表贴式永磁电机，其加工制造工艺成熟，便于利用现有手段直接进行加工制造。
2、本电机不同磁化状态下反电势几乎相同，能够保证电机在弱磁状态下的基本力能指标。
3、本电机能够有效提升电机的转速范围；
4、本电机中的铝镍钴永磁体主要做辅助用，用于产生谐波，其主磁路中的钕铁硼能保证电机的基本性能，进而相比其传统的记忆电机，其功率密度较高。
附图说明
图1为本发明的电机横截面结构图。
图2为本发明永磁体的截面结构图。
图3为本发明的磁力线示意图，其中(a)为本发明满磁状态下的磁力线示意图；(b)为本发明零磁状态下的磁力线示意图。
图4为本发明电机相同转速下不同磁化状态下的反电势示意图。
图5为本发明设有铁心极5的交替极方案。
图中有：定子1、组合永磁体2、转子轭部3、转轴4、铁心极5、铝镍钴永磁体2.1、钕铁硼永磁体2.2、定子齿1.1、定子轭部1.2、绕组1.3。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步说明。
本发明的一种永磁分块式谐波记忆电机包括定子1、组合永磁体2，转子轭部3和转轴4；其中，定子1包括定子齿1.1、定子轭部1.2和绕组1.3；转子部分包括组合永磁体2、转子轭部3和转轴4；组合永磁体2由两种永磁体组成，两种永磁体分别为铝镍钴永磁体2.1和钕铁硼永磁体2.2；每一个组合永磁体2的钕铁硼永磁体2.2呈凸台状，即中间高，左右对称的阶梯状降低，铝镍钴永磁体2.1有两块，两块完全一致，每块都呈现“L”型结构，沿钕铁硼永磁体2.2中心线呈镜像对称倒扣于钕铁硼永磁体2.2两边的阶梯上。
铝镍钴永磁体2.1和钕铁硼永磁体2.2共同构成一个磁极，相邻两个磁极之间充磁方向相反；
铝镍钴永磁体2.1由绕组1.3进行充去磁，进而改变铝镍钴永磁体2.1的剩磁，改变主磁路的磁通，调整电机反电势。
铝镍钴永磁体2.1位于钕铁硼永磁体2.2两边较薄的部分即左右对称的阶梯上，可以保证铝镍钴永磁体2.1工作点的稳定性，进而提升电机运行时的稳定性。
绕组1.3既可为电枢绕组亦可为调磁绕组；所述电机具备多种磁化状态，通过调整铝镍钴永磁体的磁化状态，扩大转速范围，且不同磁化状态的反电势峰值几乎相同。
电机定子齿之间的定子槽口开的较大，可以提升谐波的利用率，进而再调磁时能够更好的利用永磁谐波，从而使得调磁带来的谐波变化对电机性能影响更为显著，且本发明所述的仅为较优方案，定子槽数可依据需要酌情调整。
在交替极方案中，铁心极5位于相邻的两个组合永磁体2之间，其余的结构与之前描述的相同，所述铁心极与所述的磁极的大小尺寸完全相同，由硅钢片组成，该方案可节省永磁体，提供了另一种具备更高机性价比的方案。
电机的定子齿，其齿数是3的倍数，磁极数必须为偶数且不得为3的倍数。
以上仅为本发明较佳的实施方式，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种永磁分块式谐波记忆电机，其特征在于该谐波记忆电机包括定子（1）、组合永磁体（2），转子轭部（3）和转轴（4）；其中，定子（1）包括定子齿（1.1）、定子轭部（1.2）和绕组（1.3），定子轭部（1.2）位于该电机的最外层，定子齿（1.1）位于定子轭部（1.2）的内侧，绕组（1.3）位于定子齿（1.1）的空间内；转子部分包括组合永磁体（2）、转子轭部（3）和转轴（4），转轴（4）位于该电机的中心，转子轭部（3）位于转轴（4）外周，组合永磁体（2）有多个，分别位于转子轭部（3）外周；所述组合永磁体（2）由两种永磁体组成，构成一个磁极，组合永磁体（2）与定子齿（1.1）之间留有间隙；
所述组合永磁体（2）的两种永磁体分别为铝镍钴永磁体（2.1）和钕铁硼永磁体（2.2）；
所述组合永磁体（2）构成的每一个磁极包括一个钕铁硼永磁体（2.2）和两个铝镍钴永磁体（2.1），两个铝镍钴永磁体（2.1）分别位于钕铁硼永磁体（2.2）的两旁；
所述钕铁硼永磁体（2.2）呈凸台状，即中间高，左右对称的阶梯状降低；铝镍钴永磁体（2.1）呈现“L”型结构有对称的两块，该两块铝镍钴永磁体（2.1）对称于钕铁硼永磁体（2.2）中心线呈镜像吻合于钕铁硼永磁体（2.2）两旁的阶梯上；
所述绕组（1.3）为电枢绕组或为调磁绕组。
2.根据权利要求1所述的一种永磁分块式谐波记忆电机，其特征在于，所述组合永磁体（2），相邻两个组合永磁体（2）之间充磁方向相反。
3.根据权利要求1所述的一种永磁分块式谐波记忆电机，其特征在于，所述铝镍钴永磁体（2.1）由绕组（1.3）进行充去磁，进而改变铝镍钴永磁体（2.1）的剩磁，改变主磁路的磁通，调整电机反电势。
4.根据权利要求1所述的一种永磁分块式谐波记忆电机，其特征在于，所述组合永磁体（2），在相邻的两个组合永磁体（2）之间还设有铁心极（5），构成在转子轭部（3）外相间设置的组合永磁体（2）和铁心极（5）。
5.根据权利要求4所述的一种永磁分块式谐波记忆电机，其特征在于，所述铁心极（5）与一个所述的组合永磁体（2）的大小尺寸完全相同，由硅钢片组成。
6.根据权利要求1所述的一种永磁分块式谐波记忆电机，其特征在于，所述的定子齿（1.1），其齿数是3的倍数，磁极数必须为偶数且不得为3的倍数。
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