CN116264855A - 一种变磁通永磁同步电机和动力总成以及风机 - Google Patents
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Abstract
一种变磁通永磁同步电机和动力总成以及风机，应用于电机领域。所述变磁通永磁同步电机包括：定子系统10、转子系统20和可变磁体系统30；所述可变磁体系统30位于所述定子系统10或所述转子系统20；所述转子系统20包括：第一永磁体201；所述可变磁体系统30包括：第二永磁体301和加热装置302；所述第二永磁体301的矫顽力低于所述第一永磁体201的矫顽力；所述加热装置302，用于对所述第二永磁体301进行加热，以使得所述第二永磁体301具有在磁场中可变的磁通。
Description
本申请实施例涉及电机领域，尤其涉及一种变磁通永磁同步电机和动力总成以及风机。
永磁同步电机具有体积小、效率高、设计灵活、结构简单、便于维护等优点，永磁同步电机广泛应用于航空航天、风力发电、伺服系统、轨道交通、电动汽车、采暖通风等领域。永磁同步电机在进入到高速阶段后，需要持续进行弱磁控制，通常会采用较大的弱磁电流来降低电机运行时的端电压，电机的弱磁能力有限，即存在高速弱磁问题。
为解决永磁同步电机的高速弱磁问题，存在一种变磁通永磁同步电机(variable flux permanent magnet synchronous motor，VF-PMSM)，变磁通永磁同步电机可以简称为可变磁通电机或者变磁通电机。这种电机在高速运转时不需要施加额外的弱磁电流，故能够在较大速度范围内具有较高的效率。
变磁通永磁同步电机需要改变永磁体的磁化程度来实现磁场的调节，高矫顽力永磁材料的磁化程度很难改变，因此只能采用低矫顽力永磁材料作为变磁通磁体，例如铝镍钴(AlNiCo)永磁体。上述变磁通永磁同步电机，存在对高矫顽力永磁材料的调磁难度大、可选作变磁通磁体的永磁材料较少的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种变磁通永磁同步电机和动力总成以及风机，用于降低调磁难度，扩大了可选作变磁通磁体的永磁材料范围。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供以下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供一种变磁通永磁同步电机，所述变磁通永磁同步电机包括：定子系统10、转子系统20和可变磁体系统30；所述可变磁体系统30位于所述定子系统10或所述转子系统20；所述转子系统20包括：第一永磁体201；所述可变磁体系统30包括：第二永磁体301和加热装置302；所述第二永磁体301的矫顽力低于所述第一永磁体201的矫顽力；所述加热装置302，用于对所述第二永磁体301进行加热，以使得所述第二永磁体301具有在磁场中可变的磁通。
在上述方案中，变磁通永磁同步电机中，转子系统20包括第一永磁体201，可变磁体系统30包括第二永磁体301，这两种永磁体的矫顽力不同，且第二永磁体301通过加热装置302进行加热，该加热装置302可以辅助第二永磁体301在磁场中实现可变磁通，变磁通永磁同步电机中通过加热装置302对第二永磁体301进行加热，使得第二永磁体301的温度升高，可以降低第二永磁体301的调磁难度，扩大了可选作变磁通磁体的永磁材料范围。
在一种可能的实现方式中，所述第二永磁体301的个数与所述加热装置302的个数相同，且所述第二永磁体301和所述加热装置302一一对应。在上述方案中，例如变磁通永磁同步电机包括的第二永磁体301的个数为M，所述变磁通永磁同步电机包括的加热装置 302的个数为M，所述M的取值为正整数；第二永磁体301的个数和加热装置302的个数相等，且两者一一对应，使得每个第二永磁体301都设置有相应的加热装置302，以实现对第二永磁体301的温度调节。当有多个加热装置302时，可以使用所有加热装置302进行加热，也可以只使用部分加热装置302进行加热，具体结合应用场景来确定，从而可以实现针对M个第二永磁体301的灵活温度控制。
在一种可能的实现方式中，还包括：控制器，所述控制器，用于控制所述加热装置302需要达到的温度和达到所述温度需要的时间。在上述方案中，变磁通永磁同步电机中还包括控制器，通过该控制器可以控制加热装置302，例如该控制器可以控制器加热温度和加热时间，从而使得第二永磁体301能够在上述时间内，达到上述温度，实现对第二永磁体301的加热控制。
在一种可能的实现方式中，所述控制器，用于在所述时间内向所述加热装置输入电流，以使得所述加热装置在所述时间内达到所述温度。在上述方案中，第二永磁体301的温度通过控制所述加热装置302的电流进行调节；对于加热装置302的加热时间，由于第二永磁体301尺寸小，比热容不大，升温需要的热量不大，升温的时间较短，一般低于10s。同时由于永磁体常常具备一定的起始温度，升温的时间可以更短。
在一种可能的实现方式中，所述转子系统20还包括转子铁芯202；所述第一永磁体201位于所述转子铁芯202上；所述第二永磁体301和所述加热装置302均位于所述转子铁芯202上。在上述方案中，转子系统20可以包括转子铁芯202以及位于转子铁芯202上的第一永磁体201。在第二永磁体301被加热时具有在磁场中可变的磁通。本申请实施例中第二永磁体301和加热装置302均位于转子铁芯202上，因此第二永磁体301通过加热装置302实现可变磁通，因此变磁通永磁同步电机中设置加热装置302，以辅助第二永磁体301实现可变磁通，降低调磁难度，扩大了可选作变磁通磁体的永磁材料范围。
在一种可能的实现方式中，所述加热装置302包括：加热片302；所述转子铁芯202上具有U型槽；所述U型槽包括：翼部2021和底部2022；所述第一永磁体201位于所述翼部2021；所述第二永磁体301位于所述底部2022；所述加热片302位于所述第二永磁体301靠近所述U型槽的开口的一侧。在上述方案中，加热装置302具有多种形状，例如加热装置是加热片302，第二永磁体301和加热装置302都位于转子铁芯202上，第一永磁体201和第二永磁体301在U型槽的不同端，磁通从U型槽的第一永磁体201的一个极(例如北极)出发，经过转子铁芯202，直接到达第二永磁体301的另一个极(例如南极)，再经过转子铁芯202的轭部，回到第一永磁体201的另一个极(例如南极)，形成局部磁回路，使得大部分磁通在转子系统内部形成短路。
在一种可能的实现方式中，所述转子系统20还包括转子铁芯202；所述第一永磁体201位于所述转子铁芯202上；所述定子系统10包括定子铁芯101；所述第二永磁体301和所述加热装置302均位于所述定子铁芯101上。在上述方案中，转子系统20可以包括转子铁芯202以及位于转子铁芯202上的第一永磁体201。在第二永磁体301被加热时具有在磁场中可变的磁通。本申请实施例中第二永磁体301和加热装置302均位于定子铁芯101上，因此第二永磁体301通过加热装置302实现可变磁通，因此变磁通永磁同步电机中设置加热装置302，以辅助第二永磁体301实现可变磁通，降低调磁难度，扩大了可选作变磁通 磁体的永磁材料范围。
在一种可能的实现方式中，所述加热装置302包括：加热片302；所述转子铁芯202上具有U型槽，所述第一永磁体201位于所述U型槽中；所述定子铁芯101包括：定子外轭1013，所述定子外轭1013包括内槽10131，所述第二永磁体301位于所述内槽10131中；所述第二永磁体301的内表面具有间隙，所述加热片302位于所述间隙内，所述加热片302与所述第二永磁体301接触。在上述方案中，加热装置302具有多种形状，例如加热装置是加热片302，第二永磁体301和加热装置302都位于定子铁芯101的内槽上，第一永磁体201在转子铁芯202的U型槽中。大部分永磁磁通从第二永磁体301的一个极(例如北极)出发，穿过转子铁芯202，到达U型槽的第一永磁体201的另一个极(例如南极)，再从U型槽的第一永磁体201的一个极(例如北极)出发，再经过转子铁芯202的轭部，穿过相邻U型槽的第一永磁体201，经过转子铁芯202到达转子铁芯202的定子齿部1014，穿过定子铁芯101，到达相邻取向相反的第二永磁体301的另一个极(例如南极)，经过定子铁芯101，到达出发第二永磁体301的另一个极(例如南极)，实现磁回路。少部分第二永磁体301的磁通在定子铁芯101内部，以及第一永磁体201磁通在转子铁芯202内部，形成局部磁回路。
在一种可能的实现方式中，所述定子系统10还包括定子铁芯101、电枢绕组102，其中，所述电枢绕组102位于所述定子铁芯101上；所述第二永磁体301的磁通根据所述电枢绕组102中施加的时长小于预设时长阈值的D轴电流产生的所述磁场进行调节。在上述方案中，第二永磁体301的调磁磁场的实现可以有多种方式，例如利用定子系统10上的交轴(即D轴)电流产生一个正向或反向的调磁磁场，该D轴电流的施加时长小于预设时长阈值，对于该时长阈值的取值不做限定，例如该D轴电流的时长可以简称为短时。当可变磁体系统30位于转子系统20上时，可以通过对电枢绕组102施加短时的D轴电流对处于高温状态的第二永磁体301进行增磁或弱磁处理，从而可以实现对第二永磁体301进行磁通调节。
在一种可能的实现方式中，还包括：电刷60和电源70；所述转子系统20还包括集电环204；所述转子铁芯202的端部与所述集电环204连接，所述集电环204通过所述电刷60与所述电源70连接；所述加热装置302包括导线接头，所述导线接头连接所述集电环204；所述电源70通过所述电刷60和所述集电环204向所述加热装置302输出电流，以使得所述加热装置302对所述第二永磁体301进行加热。在上述方案中，可变磁体系统30包括第二永磁体301和加热装置302，第二永磁体301和加热装置302都位于转子铁芯202上。加热装置302的电流传输方式可以是通过电刷60的方式输入能量。具体的结构为，加热装置302的导线接头与转子铁芯202的端部的集电环204连接，集电环204通过电刷60与外部的电源相接，当电源70导通时，电流通过电刷60和集电环204将能量送入加热装置302，从而加热装置302可以向第二永磁体301供电。
在一种可能的实现方式中，还包括：电源70和旋转变压器80，所述旋转变压器80包括转子绕组801和定子绕组802；所述转子铁芯202的端部连接所述转子绕组801，所述定子绕组802与电源70连接；所述加热装置302包括导线接头，所述导线接头与所述转子绕组801连接；所述电源70通过所述旋转变压器80向所述加热装置302输出电流，以使得 所述加热装置302对所述第二永磁体301进行加热。在上述方案中，可变磁体系统30包括第二永磁体301和加热装置302，第二永磁体301和加热装置302都位于转子铁芯202上。加热装置302的电流传输方式可以是通过类似无线励磁的方式输入能量，具体的结构为，加热装置302的导线接头与转子铁芯202的端部的旋转变压器的转子绕组连接，旋转变压器的定子绕组与外部的电源相接，当电源70导通时，电流通过旋转变压器将能量送入加热装置302，从而加热装置302可以向第二永磁体301供电。
在一种可能的实现方式中，所述可变磁体系统30还包括：单相脉冲绕组303，所述单相脉冲绕组303位于所述内槽10131中，且所述单相脉冲绕组303与所述第二永磁体301相邻；所述第二永磁体301的磁通根据所述单相脉冲绕组303中施加的电流产生的所述磁场进行调节。在上述方案中，第二永磁体301的调磁磁场的实现可以有多种方式，例如在定子系统10上增加一个单相脉冲绕组303来产生一个调磁磁场。当可变磁体系统30位于定子系统10上时，定子系统10上可增加一个单相脉冲绕组303，单相脉冲绕组303也可以称为脉冲调磁绕组。该单相脉冲绕组303可以是新增的三相电枢绕组102首尾相连串接而成，也可以是利用定子系统10中的电枢绕组102首尾相连串接而成。通过单相脉冲绕组303可以对高温的第二永磁体301进行磁通调节。
在一种可能的实现方式中，还包括：电源70；所述加热装置302包括导线接头，所述导线接头与所述电源70连接；所述电源70向所述加热装置302输出电流，以使得所述加热装置302对所述第二永磁体301进行加热。在上述方案中，可变磁体系统30包括第二永磁体301和加热装置302，第二永磁体301和加热装置302都位于定子铁芯101上。加热装置302的电流传输方式可以是通过加热装置302的导线的方式输入能量。具体的结构为，可变磁体系统30也可以设置在定子铁芯101上，由于定子系统10处于静止状态，当可变磁体系统30位于定子系统10上时，可将加热装置302的导线直接与外部电源连接，当电源70导通时，电流通过导线送入加热装置302，从而加热装置302可以向第二永磁体301供电。
在一种可能的实现方式中，所述第二永磁体301的矫顽力温度系数大于或等于-0.5％/K；当所述第二永磁体301的温度大于或等于所述变磁通永磁同步电机的最高工作温度时，所述第二永磁体301的矫顽力大于或等于150kA/m、且小于或等于300kA/m；其中，所述K表示开尔文温度，所述kA/m表示千安每米。在上述方案中，第二永磁体301的矫顽力低于第一永磁体201的矫顽力，以及具有在高温下当预设电流施加到电枢绕组102时在磁场中变化的磁通。第二永磁体301与第一永磁体201相比，第一永磁体201为固定磁体，其磁通可以随着电机温升发生变化，但其即使在高温下也具有较高的矫顽力，磁通不会因为外磁场的变化而改变。第二永磁体301为可变磁通磁体，为了对其磁通进行调节，该第二永磁体301在高温下的矫顽力仅有150-300kA/m，其中具体的温度因不同种类的电机的工况而有所不同，此处不做限定。
在一种可能的实现方式中，所述第二永磁体301为钕铁硼NdFeB永磁体。在上述方案中，钕铁硼永磁体的矫顽力较高，其本身的磁通调节的难度太大。本申请实施例中通过加热装置302对该钕铁硼永磁体进行磁通调节，使得钕铁硼永磁体适合成为可变磁通磁体。本申请实施例提供的电机结构，降低对磁体磁通调节的难度，大大扩展了可变磁通磁体的 材料选择范围，使得钕铁硼永磁材料也能够应用于变磁通电机的可变磁体中，使用钕铁硼永磁体，由于其剩磁较高，在保证可变磁通电机转矩密度的同时大大增加了调速的范围。
在一种可能的实现方式中，所述第二永磁体301的主合金成分为(Nd
1-aRE
a)
xFe
balB
yM
z，其中，所述RE表示稀土元素，所述Nd表示钕，所述Fe表示铁，所述B表示硼，所述RE为镧La、铈Ce、钇Y、镨Pr、钬Ho、钆Gd中的一种或多种，所述M为钴Co、铜Cu、铌Nb、镓Ga、铝Al、锌Zn、镍Ni、硅Si、锆Zr、钼Mo、钒V、钛Ti中的一种或多种，所述a为0-1，所述x为15～35wt％，所述y为0.8～1.2wt％,所述z为0～5wt％，所述bal表示剩余成分为铁Fe的重量百分比，所述wt％表示重量百分比。在上述方案中，通过丰稀土元素的设置，可以减少钕铁硼磁体的矫顽力，降低调磁难度，同时降低第二永磁体301的成本。
在一种可能的实现方式中，所述第二永磁体301为烧结钕铁硼永磁体；或者，所述第二永磁体301为钕铁硼磁粉和粘结剂混合之后通过压制成型或注射成型制成的粘结钕铁硼永磁体。在上述方案中，第二永磁体301可以为烧结钕铁硼永磁体，也可以为钕铁硼磁粉和粘结剂混合通过压制成型或注射成型制成的粘结钕铁硼永磁体。通过上述不同的制作工艺，都可以得到钕铁硼永磁体，对于具体实现方式，此处不做限定。
在一种可能的实现方式中，所述加热装置302包括如下至少一种：加热片，或者加热丝，或者加热膜。在上述方案中，不限定的是，上述加热装置302的具体形状具有多种实现方式，需要结合电机的具体应用场景确定。
在一种可能的实现方式中，所述加热装置302的可工作温度超过200℃，所述加热装置302的加热功率大于1.5w/cm
2；其中，所述℃表示摄氏度，所述w/cm
2表示单位面积上的功率。在上述方案中，加热装置302的可工作温度需要超过变磁通永磁同步电机的工作温度，以防止在变磁通永磁同步电机工作时加热装置302的损坏，例如变磁通永磁同步电机的工作温度为150℃至200℃，加热装置302的可工作温度超过200℃，能够避免加热装置302因电机的工作温度而损坏的情况。另外，加热装置302需要实现对第二永磁体301的快速加热，因此加热装置302的加热功率大于1.5w/cm
2，使得加热装置302能够对第二永磁体301进行快速加热，例如加热装置302可以在10秒内完成第二永磁体301的加热，通过上述的加热装置302，可以提高对第二永磁体301的加热效率。
在一种可能的实现方式中，所述加热装置302的厚度大于或等于0.1mm、且小于或等于10mm；其中，所述mm表示毫米。在上述方案中，加热装置302可用于对第二永磁体301进行加热，为了减少该加热装置302对电机的磁路的影响，需要尽可能的减少加热装置302的厚度，例如加热装置302的厚度可以设置为0.1-10mm。具体的，可以根据电机的实际尺寸以及第二永磁体301的实际尺寸，可以灵活设置加热装置302的厚度，此处不做限定，通过上述方式设置的加热装置302具有尺寸小的优点。
在一种可能的实现方式中，所述加热装置302的发热面与所述第二永磁体301的表面接触。在上述方案中，加热装置302的发热面(或者称为加热面)直接与永磁体的表面接触，从而提高对第二永磁体301的加热效率。不限定的是，加热装置302还可以采用发热面和第二永磁体301的表面不接触的方式，即通过热传导的方式对第二永磁体301进行加热。
在一种可能的实现方式中，所述第一永磁体201为具有不因磁场变化而改变的磁通。在上述方案中，第一永磁体201为固定磁体，其磁通可以随着电机温升发生变化，但其即使在高温下也具有较高的矫顽力，磁通不会因为外磁场的变化而改变。
在一种可能的实现方式中，所述第一永磁体201为具备单一磁性能的永磁体；或者，所述第一永磁体201为具有不同磁性能的多种永磁体。在上述方案中，第一永磁体201可以为具备单一磁性能的永磁体，也可以为不同磁性能的多种永磁体，用于区别需要进行磁通调节的第二永磁体301。例如，第一永磁体201可以高矫顽力等级的钕铁硼永磁体，如UH、EH。也可以包括中高矫顽力等级混合的钕铁硼永磁体，如SH和UH混合；甚至可以为不同类型的永磁体混合，如钕铁硼永磁体和钐钴永磁体的混合。
第二方面，本申请实施例还提供一种动力总成，所述动力总成包括：变速器、微控制单元和如前述第一方面中任一项所述的变磁通永磁同步电机；所述微控制单元与所述变速器电连接；所述微控制单元与所述变磁通永磁同步电机电连接。
在本申请的第二方面中，动力总成的组成部分还可以具有前述第一方面以及各种可能的实现方式中所描述的组成结构，详见前述对第一方面以及各种可能的实现方式中的说明。
第三方面，本申请实施例还提供一种风机，所述风机包括：叶轮、微控制单元和如前述第一方面中任一项所述的变磁通永磁同步电机；所述微控制单元与所述叶轮电连接；所述微控制单元与所述变磁通永磁同步电机电连接。
在本申请的第三方面中，风机的组成部分还可以具有前述第一方面以及各种可能的实现方式中所描述的组成结构，详见前述对第一方面以及各种可能的实现方式中的说明。
图1为本申请实施例提供的一种变磁通永磁同步电机的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种可变磁体系统的局部放大示意图；
图3为本申请实施例提供的第二永磁体在不同温度下的退磁曲线示意图；
图4为本申请实施例提供的集电环与电刷的连接关系示意图；
图5为本申请实施例提供的集电环与电刷连接的剖面示意图；
图6为本申请实施例提供的旋转变压器与电源连接的示意图；
图7为本申请实施例提供的一种变磁通永磁同步电机在增磁运行时的空载磁场分布示意图；
图8为本申请实施例提供的一种变磁通永磁同步电机在弱磁运行时的空载磁场分布示意图；
图9为本申请实施例提供的另一种变磁通永磁同步电机的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的一种可变磁体系统的局部放大示意图；
图11为本申请实施例提供的另一种变磁通永磁同步电机在增磁运行时的空载磁场分布示意图；
图12为本申请实施例提供的另一种变磁通永磁同步电机在弱磁运行时的空载磁场分布示意图。
其中，上述附图中可能涉及的附图标记如下：
变磁通永磁同步电机，包括：定子系统10、转子系统20、可变磁体系统30、转轴系统40、气隙50、电刷60、电源70、旋转变压器80；
定子系统10，包括：定子铁芯101、电枢绕组102；
定子铁芯101，包括：定子内轭1011、定子内槽1012、定子外轭1013、定子齿部1014、定子槽1015；定子外轭1013包括内槽10131；
转子系统20，包括：第一永磁体201、转子铁芯202、隔磁桥203、集电环204；
转子铁芯202上具有U型槽，U型槽包括：翼部2021和底部2022；
转子铁芯202，包括：正极导线2021、负极导线2022、转子槽2023；
可变磁体系统30，包括：第二永磁体301、加热装置302、单相脉冲绕组303；
旋转变压器80，包括：转子绕组801和定子绕组802。
本申请实施例提供了一种变磁通永磁同步电机和动力总成以及风机，用于降低调磁难度，扩大了可选作变磁通磁体的永磁材料范围。
下面结合附图，对本申请的实施例进行描述。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本申请的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。
在对本申请涉及的实施例进行描述之前，先对下述描述中提及的部分名词进行解释：
矫顽力(coercive force)是指磁性材料在饱和磁化后，当外磁场退回到零时其磁感应强度B并不退到零，只有在原磁化场相反方向加上一定大小的磁场才能使磁感应强度退回到零，该磁场称为矫顽磁场，又称矫顽力。
如图1和图9所示，本申请实施例提供一种变磁通永磁同步电机(后续简称为电机)，变磁通永磁同步电机包括：定子系统10、转子系统20和可变磁体系统30；
所述可变磁体系统30位于所述定子系统10或所述转子系统20；
所述转子系统20包括：第一永磁体201；
所述可变磁体系统30包括：第二永磁体301和加热装置302；所述第二永磁体301的矫顽力低于所述第一永磁体201的矫顽力；所述加热装置302，用于对所述第二永磁体301进行加热，以使得所述第二永磁体301具有在磁场中可变的磁通。
其中，该变磁通永磁同步电机具有两个或者更多的永磁体。例如，变磁通永磁同步电机中具有多种永磁体，多种永磁体的矫顽力不同，因此本申请实施例中变磁通永磁同步电机中至少包括两种矫顽力不同的永磁体，该变磁通永磁同步电机也可以称为“混合永磁电机”。该电机的典型特征为具备磁性能不相同的多种永磁体，例如高矫顽力永磁体和低矫顽力永磁体。后续实施例中以变磁通永磁同步电机包括两个永磁体为例，分别为第一永磁体201和第二永磁体301，第二永磁体301的矫顽力低于第一永磁体201的矫顽力，本申 请实施例中对于第一永磁体201和第二永磁体301在电机中的分布位置以及两种永磁体之间的相对应关系可以根据电机的组成结构灵活设置，此处不做限定。不限定的是，该变磁通永磁同步电机除包括第一永磁体201和第二永磁体301之外，还可以包括第三永磁体，或者还可以包括第三永磁体和第四永磁体等更多的永磁体，此处不做限定。
其中，第二永磁体301的矫顽力低于第一永磁体201的矫顽力，例如第一永磁体201可以是高矫顽力永磁体，第二永磁体301可以是低矫顽力永磁体，需要说明的是，第一永磁体201的矫顽力和第二永磁体301的矫顽力的高低是基于某一温度而言的，例如在常温下。本申请实施例中对于第一永磁体201的矫顽力的具体取值大小和第二永磁体301的矫顽力的具体取值大小不做限定。
如图1和图9所示，本申请实施例提供的变磁通永磁同步电机，还包括：加热装置302，该加热装置302可以用于对第二永磁体301进行加热，以使得第二永磁体301的温度升高。例如该加热装置302可以是通过电流控制加热的功率。例如，变磁通永磁同步电机还包括控制器，该控制器可以产生电流，将该电流输入到加热装置302中，该加热装置302可以对第二永磁体301进行加热。该加热装置302在变磁通永磁同步电机中的位置不做限定，例如该加热装置302可以与第二永磁体301接触，或者加热装置302可以与第二永磁体301不接触。另外，该加热装置302的形状、组成部分均不做限定。
在第二永磁体301被加热装置301加热，该第二永磁体301的温度升高，第二永磁体301具有在磁场中可变的磁通。其中，该磁场可以是预设的电流施加到电机内产生信号时该信号对应的磁场。本申请实施例中第二永磁体301通过加热装置302实现可变磁通，因此变磁通永磁同步电机中设置加热装置302，使得第二永磁体301的温度升高，以辅助第二永磁体301实现可变磁通，降低调磁难度，从而降低了对第二永磁体301的材料限制，使得更多的永磁体材料都可以用于变磁通磁体，扩大了可选作变磁通磁体的永磁材料范围。
本申请的一些实施例中，如图1和图9所示，第二永磁体301的个数与加热装置302的个数相同，且第二永磁体301和加热装置302一一对应。
例如变磁通永磁同步电机包括的第二永磁体301的个数为M，变磁通永磁同步电机包括的加热装置302的个数为M，M的取值为正整数；第二永磁体301的个数和加热装置302的个数相等，且两者一一对应，使得每个第二永磁体301都设置有相应的加热装置302，以实现对第二永磁体301的温度调节。当有多个加热装置302时，可以使用所有加热装置302进行加热，也可以只使用部分加热装置302进行加热，具体结合应用场景来确定，从而可以实现针对M个第二永磁体301的灵活温度控制。
在一种可能的实现方式中，还包括：控制器，所述控制器，用于控制所述加热装置302需要达到的温度和达到所述温度需要的时间。在上述方案中，变磁通永磁同步电机中还包括控制器，通过该控制器可以控制加热装置302，例如该控制器可以控制器加热温度和加热时间，从而使得第二永磁体301能够在上述时间内，达到上述温度，实现对第二永磁体301的加热控制。
在一种可能的实现方式中，所述控制器，用于在所述时间内向所述加热装置输入电流，以使得所述加热装置在所述时间内达到所述温度。在上述方案中，第二永磁体301的温度通过控制所述加热装置302的电流进行调节；对于加热装置302的加热时间，由于第二永 磁体301尺寸小，比热容不大，升温需要的热量不大，升温的时间较短，一般低于10s。同时由于永磁体常常具备一定的起始温度，升温的时间可以更短。
本申请的一些实施例中，上述达到所需要温度的时间为加热装置302的加热时间，例如该加热时间可以是预设的时间段，加热装置302用于在预设的时间段内对第二永磁体301进行加热，该预设的时间段的取值范围不做限定，需要结合具体应用场景确定。加热装置302在该时间段内对第二永磁体301进行加热，第二永磁体301的温度在加热装置302的作用下升高，当该时间段结束之后，加热装置302停止对该第二永磁体301进行加热，则第二永磁体301的温度会不断下降，直至第二永磁体301的温度降回至本次加热之前的工作温度。本申请实施例中加热装置302对第二永磁体301进行加热，并在预设的时间段结束后停止加热，因此加热装置302能够实现对第二永磁体301的温度调节，在温度调节完之后，第二永磁体301的温度会下降，使得第二永磁体301的矫顽力上升，可以有效防止电机工作时意外退磁的发生。
在本申请的一些实施例中，如图1所示，转子系统20还包括转子铁芯202；所述第一永磁体201位于所述转子铁芯202上；所述第二永磁体301和所述加热装置302均位于所述转子铁芯202上。在上述方案中，转子系统20可以包括转子铁芯202以及位于转子铁芯202上的第一永磁体201。在第二永磁体301被加热时具有在磁场中可变的磁通。本申请实施例中第二永磁体301和加热装置302均位于转子铁芯202上，因此第二永磁体301通过加热装置302实现可变磁通，因此变磁通永磁同步电机中设置加热装置302，以辅助第二永磁体301实现可变磁通，降低调磁难度，扩大了可选作变磁通磁体的永磁材料范围。
本申请实施例中的可变磁体系统30包括第二永磁体301和加热装置302。第二永磁体301和加热装置302在可变磁体系统30中的分布位置不做限定。可变磁体系统30可以位于转子系统20上，详见图1所示。转轴系统40可以包括轴、轴承、轴套。例如变磁通永磁同步电机为外转子内定子电机，定子系统10可以位于转轴系统40上。气隙50位于转子铁芯202内表面与定子铁芯101齿部之间，本实施例电机的气隙具有一定的不均匀性，靠近定子铁芯101齿部的中心的气隙比较小，靠近定子铁芯101齿部两端的气隙比较大。或者，该可变磁体系统30还可以位于定子系统10上，详见后续图9所示。
例如图1、图7至图9所示，变磁通永磁同步电机，还包括：定子铁芯101、电枢绕组102、转子铁芯202，其中，
电枢绕组102位于定子铁芯101上；
第一永磁体201位于转子铁芯202上；
第二永磁体301，用于在第二永磁体301的温度升高、且预设电流施加到电枢绕组102产生磁场时，具有在磁场中可变的磁通。
其中，变磁通永磁同步电机的结构可以包括定子系统10、转子系统20、可变磁体系统30、转轴系统40。上述的定子系统10包括定子铁芯101和电枢绕组102。转子系统20可以包括转子铁芯202以及位于转子铁芯202上的第一永磁体201。需要说明的是，在图1所示的第一永磁体201因极性不同，采用两种不同的符号来表示。在转子系统20与定子系统10之间留有间隙。本申请实施例提供的变磁通永磁同步电机可以为径向磁通电机，也可以为轴向磁通电机，此处不做限定。后续实施例中以径向磁通电机为例，径向磁通电机可 以为外转子内定子电机，如图1所示的外转子内定子电机。不限定的是，径向磁通电机也可以为外定子内转子电机。
第二永磁体301用于在第二永磁体301的温度升高时具有在磁场中可变的磁通。其中，该磁场可以是预设电流施加到定子系统10中的电枢绕组102产生信号时该信号对应的磁场。本申请实施例中第二永磁体301通过加热装置302实现可变磁通，因此变磁通永磁同步电机中设置加热装置302，以辅助第二永磁体301实现可变磁通，降低调磁难度，扩大了可选作变磁通磁体的范围，增加了电机能够调速的范围，提高电机的转矩密度。另外，本申请实施例中加热装置302能够实现对第二永磁体301的温度调节，在温度调节完之后，第二永磁体301的温度会下降，使得第二永磁体301的矫顽力上升，可以有效防止电机工作时意外退磁的发生。
在本申请的一些实施例中，如图4和图5所示，变磁通永磁同步电机还包括：电刷60和电源70；所述转子系统20还包括集电环204；所述转子铁芯202的端部与所述集电环204连接，所述集电环204通过所述电刷60与所述电源70连接；所述加热装置302包括导线接头，所述导线接头连接所述集电环204；所述电源70通过所述电刷60和所述集电环204向所述加热装置302输出电流，以使得所述加热装置302对所述第二永磁体301进行加热。
在上述方案中，可变磁体系统30包括第二永磁体301和加热装置302，第二永磁体301和加热装置302都位于转子铁芯202上。加热装置302的电流传输方式可以是通过电刷60的方式输入能量。具体的结构为，加热装置302的导线接头与转子铁芯202的端部的集电环204连接，集电环204通过电刷60与外部的电源相接，当电源70导通时，电流通过电刷60和集电环204将能量送入加热装置302，从而加热装置302可以向第二永磁体301供电。需要说明的是，图4和图5中未示意加热装置302和导线接头，图4和图5中未示意转子铁芯202。
举例说明如下，如图4所示，转子铁芯202包括：正极导线2021、负极导线2022，该正极导线2021的一端和负极导线2022的一端分别连接集电环204，该正极导线2021的另一端和负极导线2022的另一端连接加热装置302。加热装置302在施加电流之后可以对第二永磁体301进行加热，接下来对加热装置302的供电方式进行说明。以可变磁体系统30位于转子系统20上为例，第二永磁体301和加热装置302，都位于转子铁芯202上。如图4所示，变磁通永磁同步电机还包括：集电环204和电刷60，转子铁芯202的端部与集电环204连接，集电环204通过电刷60与电源连接；加热装置302包括导线接头，导线接头连接集电环204；电源通过电刷60和集电环204向加热装置302供电。
在本申请的一些实施例中，如图6所示，变磁通永磁同步电机还包括：电源70和旋转变压器80，所述旋转变压器80包括转子绕组801和定子绕组802；所述转子铁芯202的端部连接所述转子绕组801，所述定子绕组802与电源70连接；所述加热装置302包括导线接头，所述导线接头与所述转子绕组801连接；所述电源70通过所述旋转变压器80向所述加热装置302输出电流，以使得所述加热装置302对所述第二永磁体301进行加热。
在上述方案中，可变磁体系统30包括第二永磁体301和加热装置302，第二永磁体301和加热装置302都位于转子铁芯202上。加热装置302的电流传输方式可以是通过类似无 线励磁的方式输入能量，具体的结构为，加热装置302的导线接头与转子铁芯202的端部的旋转变压器的转子绕组连接，旋转变压器的定子绕组与外部的电源相接，当电源70导通时，电流通过旋转变压器将能量送入加热装置302，从而加热装置302可以向第二永磁体301供电。
举例说明如下，加热装置302在施加电流之后可以对第二永磁体301进行加热，接下来对加热装置302的供电方式进行说明。以可变磁体系统30位于转子系统20上为例，第二永磁体301和加热装置302，都位于转子铁芯202上；如图6所示，变磁通永磁同步电机还包括：旋转变压器80，旋转变压器80包括转子绕组801和定子绕组802，转子铁芯202的端部连接转子绕组801，图6中未示意该转子铁芯202的端部，定子绕组802与电源70连接；加热装置302包括导线接头，图6中未示意加热装置302，导线接头与转子绕组801连接；电源70通过旋转变压器80向加热装置302供电。
在本申请的一些实施例中，电枢绕组102在施加电流之后可以对第二永磁体301进行磁通调节(简称为调磁)，接下来对电枢绕组102的调磁方式进行说明。
所述定子系统10还包括定子铁芯101、电枢绕组102，其中，所述电枢绕组102位于所述定子铁芯101上；所述第二永磁体301的磁通根据所述电枢绕组102中施加的时长小于预设时长阈值的D轴电流产生的所述磁场进行调节。
在上述方案中，第二永磁体301的调磁磁场的实现可以有多种方式，例如利用定子系统10上的交轴(即D轴)电流产生一个正向或反向的调磁磁场，该D轴电流的施加时长小于预设时长阈值，对于该时长阈值的取值不做限定，例如该D轴电流的时长可以简称为短时。当可变磁体系统30位于转子系统20上时，可以通过对电枢绕组102施加短时的D轴电流对处于高温状态的第二永磁体301进行增磁或弱磁处理，从而可以实现对第二永磁体301进行磁通调节。
其中，第二永磁体301的调磁磁场的实现可以有多种方式，例如利用定子系统10上的D轴电流产生一个正向或反向的调磁磁场，在变磁通永磁同步电机的控制场景下，为了能够得到类似直流电机的控制特性，在电机转子上建立了一个坐标系，此坐标系与转子同步转动，取转子磁场方向为交轴，交轴又称为D轴，垂直于转子磁场方向为直轴，直轴又称为Q轴，将电机的数学模型转换到此坐标系下，可实现D轴和Q轴的解耦，从而得到良好控制特性。该D轴电流的施加时长小于预设时长阈值，对于该时长阈值的取值不做限定，例如该D轴电流的时长的取值较短，可以称为短时。当可变磁体系统30位于转子系统20上时，可以通过对电枢绕组102施加短时的D轴电流对处于高温状态的第二永磁体301进行增磁或弱磁处理，从而可以实现对第二永磁体301进行磁通调节。
在本申请的一些实施例中，如图2所示，所述加热装置302包括：加热片302；所述转子铁芯202上具有U型槽；所述U型槽包括：翼部2021和底部2022；所述第一永磁体201位于所述翼部2021；所述第二永磁体301位于所述底部2022；所述加热片302位于所述第二永磁体301靠近所述U型槽的开口的一侧。
在上述方案中，加热装置302具有多种形状，例如加热装置是加热片302，第二永磁体301和加热装置302都位于转子铁芯202上，第一永磁体201和第二永磁体301在U型槽的不同端。例如转子铁芯202上具有U型槽；第一永磁体201、第二永磁体301和加热 装置302都根据该U型槽进行分布，例如U型槽具有两个翼部2021(或者称为侧部)，第一永磁体201位于U型槽的两翼，第二永磁体301位于U型槽的底部2022；加热装置302位于第二永磁体301靠近U型槽的开口的一侧。如图7所示，箭头表示永磁体充磁方向，磁通从U型槽的第一永磁体201的一个极(例如北极)出发，经过转子铁芯202，直接到达第二永磁体301的另一个极(例如南极)，再经过转子铁芯202的轭部，回到第一永磁体201的另一个极(例如南极)，形成局部磁回路，使得大部分磁通在转子系统内部形成短路。
在本申请的一些实施例中，如图9至图12所示，所述转子系统20还包括转子铁芯202；所述第一永磁体201位于所述转子铁芯202上；所述定子系统10包括定子铁芯101；所述第二永磁体301和所述加热装置302均位于所述定子铁芯101上。
在上述方案中，转子系统20可以包括转子铁芯202以及位于转子铁芯202上的第一永磁体201。在第二永磁体301被加热时具有在磁场中可变的磁通。本申请实施例中第二永磁体301和加热装置302均位于定子铁芯101上，因此第二永磁体301通过加热装置302实现可变磁通，因此变磁通永磁同步电机中设置加热装置302，以辅助第二永磁体301实现可变磁通，降低调磁难度，扩大了可选作变磁通磁体的永磁材料范围。
在本申请的一些实施例中，如图10所示，所述加热装置302包括：加热片302；所述转子铁芯202上具有U型槽，所述第一永磁体201位于所述U型槽中；所述定子铁芯101包括：定子外轭1013，所述定子外轭1013包括内槽10131，所述第二永磁体301位于所述内槽10131中；所述第二永磁体301的内表面具有间隙，所述加热片302位于所述间隙内，所述加热片302与所述第二永磁体301接触。
在上述方案中，加热装置302具有多种形状，例如加热装置是加热片302，第二永磁体301和加热装置302都位于定子铁芯101的内槽上，第一永磁体201在转子铁芯202的U型槽中。转子铁芯202的形状有多种，例如转子铁芯202上具有U型槽；第一永磁体201根据该U型槽进行分布，例如第一永磁体201位于U型槽中；定子铁芯101的定子外轭1013向内形成有内槽，第二永磁体301位于内槽中；加热装置302位于第二永磁体301的内表面的间隙内，加热装置302与第二永磁体301接触。如图11所示，箭头表示永磁体充磁方向，大部分永磁磁通从第二永磁体301的一个极(例如北极)出发，穿过转子铁芯202，到达U型槽的第一永磁体201的另一个极(例如南极)，再从U型槽的第一永磁体201的一个极(例如北极)出发，再经过转子铁芯202的轭部，穿过相邻U型槽的第一永磁体201，经过转子铁芯202到达转子铁芯202的定子齿部1014，穿过定子铁芯101，到达相邻取向相反的第二永磁体301的另一个极(例如南极)，经过定子铁芯101，到达出发第二永磁体301的另一个极(例如南极)，实现磁回路。少部分第二永磁体301的磁通在定子铁芯101内部，以及第一永磁体201磁通在转子铁芯202内部，形成局部磁回路。
在本申请的一些实施例中，加热装置302在施加电流之后可以对第二永磁体301进行加热，接下来对加热装置302的供电方式进行说明。以可变磁体系统30位于定子系统10上为例，变磁通永磁同步电机还包括：电源70；所述加热装置302包括导线接头，所述导线接头与所述电源70连接；所述电源70向所述加热装置302输出电流，以使得所述加热装置302对所述第二永磁体301进行加热。
在上述方案中，可变磁体系统30包括第二永磁体301和加热装置302，第二永磁体301 和加热装置302都位于定子铁芯101上。加热装置302的电流传输方式可以是通过加热装置302的导线的方式输入能量。具体的结构为，可变磁体系统30也可以设置在定子铁芯101上，由于定子系统10处于静止状态，当可变磁体系统30位于定子系统10上时，可将加热装置302的导线直接与外部电源连接，当电源70导通时，电流通过导线送入加热装置302，从而加热装置302可以向第二永磁体301供电。
在本申请的一些实施例中，电枢绕组102在施加电流之后可以对第二永磁体301进行磁通调节，接下来对电枢绕组102的调磁方式进行说明。以可变磁体系统30位于定子系统10上为例，第二永磁体301和加热装置302都位于定子铁芯101上。如图10所示，所述可变磁体系统30还包括：单相脉冲绕组303，所述单相脉冲绕组303位于所述内槽10131中，且所述单相脉冲绕组303与所述第二永磁体301相邻；所述第二永磁体301的磁通根据所述单相脉冲绕组303中施加的电流产生的所述磁场进行调节。在上述方案中，第二永磁体301的调磁磁场的实现可以有多种方式，例如在定子系统10上增加一个单相脉冲绕组303来产生一个调磁磁场。当可变磁体系统30位于定子系统10上时，定子系统10上可增加一个单相脉冲绕组303，单相脉冲绕组303也可以称为脉冲调磁绕组。该单相脉冲绕组303可以是新增的三相电枢绕组102首尾相连串接而成，也可以是利用定子系统10中的电枢绕组102首尾相连串接而成。通过单相脉冲绕组303可以对高温的第二永磁体301进行磁通调节。
例如，第二永磁体301的调磁磁场的实现可以有多种方式，例如参见图9所示，在定子系统10上增加一个单相脉冲绕组303来产生一个调磁磁场。当可变磁体系统30可位于定子系统10上时，定子系统10上可增加一个单相脉冲绕组303，单相脉冲绕组303也可以称为脉冲调磁绕组。该单相脉冲绕组303可以是新增的三相电枢绕组102首尾相连串接而成，也可以是利用定子系统10中的电枢绕组102首尾相连串接而成。通过单相脉冲绕组303可以对高温的第二永磁体301进行磁通调节。
在本申请的一些实施例中，第二永磁体301的矫顽力温度系数大于或等于-0.5％/K。
当第二永磁体301的温度大于或等于变磁通永磁同步电机的最高工作温度时，第二永磁体301的矫顽力大于或等于150kA/m、且小于或等于300kA/m。
其中，K表示开尔文温度，kA/m表示千安每米。
具体的，第二永磁体301的矫顽力低于第一永磁体201的矫顽力，以及具有在高温下当预设电流施加到电枢绕组102时在磁场中变化的磁通。第二永磁体301与第一永磁体201相比，第一永磁体201为固定磁体，其磁通可以随着电机温升发生变化，但其即使在高温下也具有较高的矫顽力，磁通不会因为外磁场的变化而改变。第二永磁体301为可变磁通磁体，为了对其磁通进行调节，该第二永磁体301在高温下的矫顽力仅有150-300kA/m，其中具体的温度因不同种类的电机的工况而有所不同，此处不做限定。
例如，第二永磁体301在高温下的矫顽力为150-300kA/m，其矫顽力温度系数≥0.5％/K。第二永磁体301的矫顽力等级为N、M、H、SH、UH、EH等，对应的最高工作温度为80℃、100℃、120℃、150℃、180℃、200℃。第二永磁体301为低矫顽力等级永磁体，其矫顽力等级一般低于H级，更有可能是低于N级。
在本申请的一些实施例中，第二永磁体301为钕铁硼(元素符号为NdFeB)永磁体。
其中，钕铁硼永磁体的矫顽力较高，其本身的磁通调节的难度太大。本申请实施例中通过加热装置302对该钕铁硼永磁体进行磁通调节，使得钕铁硼永磁体适合成为可变磁通磁体。本申请实施例提供的电机结构，降低对磁体磁通调节的难度，大大扩展了可变磁通磁体的材料选择范围，使得钕铁硼永磁材料也能够应用于变磁通电机的可变磁体中。
例如，本申请实施例中的第二永磁体301为钕铁硼永磁体(也可以称为钕铁硼系永磁体)，钕铁硼永磁体在高温下的矫顽力为150-300kA/m，其矫顽力温度系数≥0.5％/K。钕铁硼磁体的矫顽力等级为N、M、H、SH、UH、EH等，对应的最高工作温度为80℃、100℃、120℃、150℃、180℃、200℃。第二永磁体301为低矫顽力等级永磁体，其矫顽力等级一般低于H级，更有可能是低于N级。
不限定的是，本申请实施例中第二永磁体301除了可以是钕铁硼永磁体，还可以是其它的可变磁通磁体，例如，第二永磁体301还可以是钐钴(SmCo)永磁体,本申请实施例中通过加热装置302对该钐钴(SmCo)永磁体进行磁通调节，使得钕铁硼永磁体适合成为可变磁通磁体，由于钕铁硼永磁体的剩磁较高，在保证变磁通永磁同步电机的转矩密度的同时，大大增加了电机能够调速的范围。
进一步的，在本申请的一些实施例中，第二永磁体301的主合金成分为(Nd
1-aRE
a)
xFe
balB
yM
z，
其中，RE表示稀土元素，Nd表示钕，Fe表示铁，B表示硼，RE为镧La、铈Ce、钇Y、镨Pr、钬Ho、钆Gd中的一种或多种，M为钴Co、铜Cu、铌Nb、镓Ga、铝Al、锌Zn、镍Ni、硅Si、锆Zr、钼Mo、钒V、钛Ti中的一种或多种，a为0-1，x为15～35wt％，y为0.8～1.2wt％,z为0～5wt％，bal表示剩余成分为铁Fe的重量百分比，wt％表示重量百分比。
其中，第二永磁体301可以为低矫顽力的钕铁硼永磁体，例如为含有丰稀土元素(La、Ce、Y、MM等)的钕铁硼磁体，其主合金成分为(Nd1-aREa)xFebalByMz，其中，稀土(rare earth，RE)为La、Ce、Y、Pr、Ho、Gd中的一种或多种，丰稀土是指稀土中储量丰富，成本较低的稀土，如La、Ce、Y。M为Co、Cu、Nb、Ga、Al、Zn、Ni、Si、Zr、Mo、V、Ti等的一种或多种，a为0-1，x为15～35wt％，y为0.8～1.2wt％,z为0～5wt％，余者为Fe和杂质。通过在变磁通永磁体中引入丰稀土元素，可以减少钕铁硼磁体的矫顽力，降低调磁难度，同时降低第二永磁体301的成本。
进一步的，在本申请的一些实施例中，第二永磁体301为烧结钕铁硼永磁体；或者，
第二永磁体301为钕铁硼磁粉和粘结剂混合之后通过压制成型或注射成型制成的粘结钕铁硼永磁体。
具体的，第二永磁体301可以为烧结钕铁硼永磁体，也可以为钕铁硼磁粉和粘结剂混合通过压制成型或注射成型制成的粘结钕铁硼永磁体。通过上述不同的制作工艺，都可以得到钕铁硼永磁体，对于具体实现方式，此处不做限定。
在本申请的一些实施例中，变磁通永磁同步电机包括的第二永磁体301的个数为M，变磁通永磁同步电机包括的加热装置302的个数为M，M的取值为正整数；
第二永磁体301和加热装置302一一对应；
当M大于1时，M个加热装置302中的所有加热装置302用于对M个第二永磁体301 进行加热，或者M个加热装置302中的N个加热装置302用于对M个第二永磁体301中的N个第二永磁体301进行加热，N为小于M的正整数。
其中，第二永磁体301的个数和加热装置302的个数相等，且两者一一对应。当有多个加热装置302时，可以使用所有加热装置302进行加热，也可以只使用部分加热装置302进行加热，具体结合应用场景来确定，从而可以实现针对M个第二永磁体301的灵活温度控制。
举例说明如下，可变磁体系统30在电机的转子系统20上是对称设置。如图1所示，可变磁体系统30中的第二永磁体的数量与转子铁芯202上的磁极数相等，或者，如图9所示，可变磁体系统在定子系统10上是对称设置的，可变磁体系统30中的第二永磁体的数量与定子铁芯101上槽数相等，例如当转子铁芯202为10极时，可变磁体系统30可以为10极。单个磁极上的可变磁体系统30可以是单个永磁体和单个加热装置302，也可以为多个永磁体和多个加热装置302，用于对低矫顽力永磁体的整体或局部的温度进行调节。例如，单个磁极上的可变磁体系统30含有3个永磁体和3个对应的加热装置302，可以同时对3个永磁体同时加热后进行磁通调节，也可以对其中的1个或2个永磁体进行调节。
在本申请的一些实施例中，第二永磁体301的温度通过控制加热装置302的电流进行调节；
当第二永磁体301的温度与变磁通永磁同步电机的最高工作温度之间的温度差达到预设的温差范围时，第二永磁体301具有在磁场中可变的磁通。
其中，第二永磁体301的调磁温度是通过控制加热装置302的电流进行调节的，当第二永磁体301的温度与变磁通永磁同步电机的最高工作温度之间的温度差达到预设的温差范围时，第二永磁体301具有可变磁通。例如，该调磁温度高于电机的最高工作温度。例如温差范围的取值可以是10℃～20℃，即第二永磁体301的调磁温度可以高出电机最高工作温度10℃～20℃，温差范围的具体取值，此处不做限定。例如电机的最高工作温度为120℃，可以将调磁温度设置为130℃，这样可以避免第二永磁体301在电机工作时发生意外退磁。对于加热装置302的加热时间，由于第二永磁体301尺寸小，比热容不大，升温需要的热量不大，升温的时间较短，一般低于10s。同时由于永磁体常常具备一定的起始温度，升温的时间可以更短。
第二永磁体301的矫顽力低于第一永磁体201的矫顽力，以及具有在高温下当预设电流施加到电枢绕组102时变化的磁通。第二永磁体301与第一永磁体201相比，第一永磁体201为固定磁体，其磁通可以随着电机温升发生变化，但其即使在高温下也具有较高的矫顽力，磁通不会因为外磁场的变化而改变。第二永磁体301为可变磁通磁体，为了对其磁通进行调节，该第二永磁体301在高温下的矫顽力仅有150-300kA/m，其中具体的温度因不同种类的电机的工况而有所不同，例如风机用的电机，其最高工作温度为110℃，该第二永磁体301的高温值高于110℃；例如对于新能源汽车驱动电机，其最高工作温度为150℃，该第二永磁体301的高温值高于150℃。第二永磁体301的温度可以通过加热装置302进行调节，加热装置302通过调节其中通过的电流大小来控制加热功率的变化。
在本申请的一些实施例中，加热装置302包括如下至少一种：加热片，或者加热丝，或者加热膜。
不限定的是，上述加热装置302的具体形状具有多种实现方式，需要结合电机的具体应用场景确定。例如，加热装置302包括如下至少一种：加热片，或者加热丝，或者加热膜。
例如，加热片包括如下至少一种：陶瓷加热片、云母加热片、不锈钢加热片、石墨烯加热片。
例如，加热膜包括：聚酰亚胺(polyimide film，PI)加热膜。
例如，加热丝包括如下至少一种：铁铬铝丝、镍铬丝、康铜丝。可选的，加热丝可以为铁铬铝丝、镍铬丝、康铜丝等材料，此处不做限定。
在本申请的一些实施例中，加热装置302的可工作温度超过200℃，加热装置302的加热功率大于1.5w/cm
2；
其中，℃表示摄氏度，w/cm
2表示单位面积上的功率。
具体的，加热装置302的可工作温度需要超过变磁通永磁同步电机的工作温度，以防止在变磁通永磁同步电机工作时加热装置302的损坏，例如变磁通永磁同步电机的工作温度为150℃至200℃，加热装置302的可工作温度超过200℃，能够避免加热装置302因电机的工作温度而损坏的情况。另外，加热装置302需要实现对第二永磁体301的快速加热，因此加热装置302的加热功率大于1.5w/cm
2，使得加热装置302能够对第二永磁体301进行快速加热，例如加热装置302可以在10秒内完成第二永磁体301的加热，通过上述的加热装置302，可以提高对第二永磁体301的加热效率。
在本申请的一些实施例中，加热装置302的厚度大于或等于0.1mm、且小于或等于10mm；
其中，mm表示毫米。
具体的，加热装置302可用于对第二永磁体301进行加热，为了减少该加热装置302对电机的磁路的影响，需要尽可能的减少加热装置302的厚度，例如加热装置302的厚度的取值可以位于0.1mm至10mm之间。具体的，可以根据电机的实际尺寸以及第二永磁体301的实际尺寸，可以灵活设置加热装置302的厚度，此处不做限定，通过上述方式设置的加热装置302具有尺寸小的优点。进一步的，加热装置302的厚度的取值位于0.1mm至1mm之间，从而使得加热装置302能够容置于第二永磁体301和铁芯之间的空隙里，另外，通过上述方式设置的加热装置302能够减小对电机的功率密度的影响。
在本申请的一些实施例中，加热装置302的发热面与第二永磁体301的表面接触。
具体的，加热装置302的发热面(或者称为加热面)直接与永磁体的表面接触，从而提高对第二永磁体301的加热效率。不限定的是，加热装置302还可以采用发热面和第二永磁体301的表面不接触的方式，即通过热传导的方式对第二永磁体301进行加热。
在本申请的一些实施例中，第一永磁体201为具有不因磁场变化而改变的磁通。
其中，第一永磁体201为固定磁体，其磁通可以随着电机温升发生变化，但其即使在高温下也具有较高的矫顽力，磁通不会因为外磁场的变化而改变。
在本申请的一些实施例中，第一永磁体201为具备单一磁性能的永磁体；或者，
第一永磁体201为具有不同磁性能的多种永磁体。
其中，第一永磁体201可以为具备单一磁性能的永磁体，也可以为不同磁性能的多种永磁体，用于区别需要进行磁通调节的第二永磁体301。例如，第一永磁体201可以高矫 顽力等级的钕铁硼永磁体，如UH、EH。也可以包括中高矫顽力等级混合的钕铁硼永磁体，如SH和UH混合；甚至可以为不同类型的永磁体混合，如钕铁硼永磁体和钐钴永磁体的混合。
通过前述实施例对本申请的举例说明可知，变磁通永磁同步电机中，转子系统20包括第一永磁体201，可变磁体系统30包括第二永磁体301，这两种永磁体的矫顽力不同，且第二永磁体301通过加热装置302进行加热，该加热装置302可以辅助第二永磁体301在磁场中实现可变磁通，变磁通永磁同步电机中通过加热装置302对第二永磁体301进行加热，使得第二永磁体301的温度升高，可以降低第二永磁体301的调磁难度，扩大了可选作变磁通磁体的永磁材料范围。
为便于更好的理解和实施本申请实施例的上述方案，下面举例相应的应用场景来进行具体说明。
实施例一：
请参阅图1所示，为本申请实施例提供的一种变磁通永磁同步电机的结构示意图。后续实施例中以变磁通永磁同步电机为外转子内定子电机进行示例，本实施方式所述的可变磁通电机为一个12槽(s)10极(p)的外转子内定子电机，外转子内定子电机结构由里向外包括转轴系统40、定子系统10、转子系统20及位于转子上的可变磁体系统30。转轴系统40由轴、轴承、轴套构成。定子系统10位于转轴外部的轴套上，包括12个“T”字形的定子铁芯101，以及位于定子铁芯101上的电枢绕组102。所述“T”字形的定子铁芯101绕定子圆周均匀分布，定子铁芯101的定子齿部1014位于“T”字形的定子铁芯101的外侧，定子铁芯101的定子外轭1013为“T”字形的定子铁芯101的内侧，电枢绕组102位于相邻“T”字形的定子铁芯101之间的空腔内。
如图2所示，在定子铁芯101的外部是转子系统20，转子系统20有转子铁芯202，转子铁芯202上的转子槽2023为U型槽，以及位于U型槽中第一永磁体201、第二永磁体301及其表面的加热片构成，其中，图1所示的一个第二永磁体301的两侧为一种极性的第一永磁体201，在下一个相邻的第二永磁体301的两侧为另一种极性的第一永磁体201。例如，极性不同，分别可以是北(N)极和南(S)极。第二永磁体301和加热片组成可变磁体系统30。第一永磁体201为高矫顽力永磁体，位于U型槽的两翼，在第一永磁体201的两侧为隔磁桥203；第二永磁体301为低矫顽力永磁体，位于U型槽的底部。加热片位于第二永磁体301靠U型槽开口的一侧，其加热面与第二永磁体301直接接触。气隙50位于转子铁芯202内表面与定子铁芯101定子齿部1014之间，本实施例电机的气隙50具有一定的不均匀性，靠近定子铁芯101定子齿部1014的中心的气隙50比较小，靠近定子铁芯101定子齿部1014两端的气隙50比较大。
第一永磁体201与第二永磁体301充磁方式都是平行充磁，充磁的方向垂直于U型槽对应位置的槽表面，与磁钢的厚度方向(最小尺寸方向)相同。U型两翼的第一永磁体201的充磁方向相同，相邻U型的第一永磁体201的充磁方向相反。第二永磁体301根据需要可对其大小和方向进行调节。
本实施方式中的电机最高工作温度设计为140℃，选作在150℃矫顽力为249.6kA/m的钕铁硼磁体作为第二永磁体301，如图3所示，为本申请实施例提供的第二永磁体301 在不同温度下的退磁曲线示意图，同一温度对应的两条退磁曲线，分别为磁化强度随外磁场变化的曲线(即M-H线)和磁感应强度随外磁场变化的曲线(即B-H线)，B＝4πM+H，M表示磁化强度，H表示外磁场强度，B表示磁感应强度。例如，第二永磁体301在温度为20℃时的剩磁Br＝1.44T，矫顽力Hcj＝908kA/m，最大磁能积(BH)m＝387kJ/m
3。较高的剩磁使得第二永磁体301的调磁范围更宽，而在150℃不到250kA/m的矫顽力，使得其调磁难度大大降低。
本实施例可以选作陶瓷加热片作为第二永磁体301的热源，其厚度为0.8mm。加热片的导线接头通过电刷60与外部电源连接，具体的为，在电机转子端部有一个二极的集电环204，如图4所示，为本申请实施例提供的集电环204与电刷60的连接关系示意图，加热片的正极导线2021、负极导线2022与位于电机转子端部的集电环204连接，而集电环204通过电刷60与外部电源相接，当电源70导通时，电流通过电刷60和集电环204将能量送入加热片。
图1所示的可变磁通电机的运行原理如下，增磁运行时，第二永磁体301的充磁方向与第一永磁体201的充磁方向相同，如图7所示，为本申请实施例提供的一种变磁通永磁同步电机在增磁运行时的空载磁场分布示意图。需要说明的是，图1和图7为相同结构的变磁通永磁同步电机，图7中组成部件的附图标记请参阅图1所示，此处仅作说明。永磁磁通从U型槽的第一永磁体201，第二永磁体301的北极出发，一部分磁通穿过转子铁芯202，经过气隙50，到达定子上的“T”字形铁芯定子齿部1014，经过定子铁芯101的定子外轭1013，从相邻的“T”字形铁芯定子齿部1014，经过气隙50，到达相邻U型槽的第一永磁体201、第二永磁体301的南极，再经过转子铁芯202的轭部，回到出发U型槽的第一永磁体201，第二永磁体301的南极，实现磁回路。由于第二永磁体301的充磁方向与第一永磁体201的充磁方向相同，第一永磁体201与第二永磁体301的磁通叠加后同方向流动。
弱磁运行时，第二永磁体301的充磁方向与第一永磁体201的充磁方向相反，如图8所示，为本申请实施例提供的一种变磁通永磁同步电机在弱磁运行时的空载磁场分布示意图，需要说明的是，图1和图8为相同结构的变磁通永磁同步电机，图8中组成部件的附图标记请参阅图1所示，此处仅作说明。永磁磁通从U型槽的第一永磁体201的北极出发，一部分磁通穿过转子铁芯202，经过气隙50，到达定子上的“T”字形铁芯定子齿部1014，经过定子铁芯101的定子外轭1013，从相邻的“T”字形铁芯定子齿部1014，经过气隙50，到达相邻U型槽的第一永磁体201的南极，再经过转子铁芯202的轭部，回到出发U型槽的第一永磁体201的南极。另一部分磁通从U型槽的第一永磁体201的北极出发，经过转子铁芯202，直接到达第二永磁体301的南极，再经过转子铁芯202的轭部，回到第一永磁体201的南极，形成局部磁回路，使得大部分磁通在转子内部形成短路。
第二永磁体301的调磁原理如下，通过电刷60向加热片输入瞬时电流，在短时间内(例如时长≤10s)将第二永磁体301的温度升到150℃，此时通过利用定子绕组施加合理的D轴脉冲电流瞬间完成调磁。完成调磁后停止加热片电流输入，磁钢迅速降到正常工作温度，磁通实现稳定输出。当需要再次调磁时，重复以上动作。
实施例二：
本实施方式所述的可变磁通电机基本结构也是一个12槽10极的外转子内定子电机，如图9所示，为本申请实施例提供的另一种变磁通永磁同步电机的结构示意图。可变磁通电机结构由里向外包括转轴系统40、定子系统10、转子系统20、可变磁体系统30。与实施例一不同的是，可变磁体系统30位于定子系统10上。转子系统20由转子铁芯202，转子铁芯202上的U型槽，以及位于U型槽中的第一永磁体201构成。第一永磁体201为高矫顽力永磁体，每个磁极的第一永磁体201有3块，分别位于U型槽的两翼和底部，在U型槽的两侧为隔磁桥203。由转子系统20向内是定子系统10，气隙50位于转子铁芯202内表面与定子铁芯101外表面之间。
定子系统10包括定子铁芯101、电枢绕组102、脉冲调磁绕组、第二永磁体301、加热片几个部分。定子铁芯101分为内外两个部分，外部铁芯由12个“T”字形构成，定子铁芯101的定子齿部1014位于“T”字形定子铁芯101的外侧，定子铁芯101的定子外轭1013为“T”字形定子铁芯101的内侧。所述“T”字形定子铁芯101绕定子圆周呈均匀分布，电枢绕组102位于相邻“T”字形定子铁芯101之间的空腔(例如称为定子槽1015)内。
在定子铁芯101的定子外轭1013向内，均匀的分布着一圈弧形的空腔，称为定子内槽1012。第二永磁体301均匀的位于定子内槽1012中。脉冲调磁绕组缠绕在第二永磁体301周围，由三相电枢绕组102首尾相连串接而成，可通过脉冲调磁绕组对高温的第二永磁体301进行磁通调节。加热片位于第二永磁体301内表面的间隙内，与第二永磁体301紧密接触，为第二永磁体301提供加热温度。在定子铁芯101向里为电机的转轴，定子铁芯101位于转轴的轴套上。
第一永磁体201与第二永磁体301充磁方式都是平行充磁，充磁的方向垂直于U型槽对应位置的槽表面，与磁钢的厚度方向(最小尺寸方向)相同。U型两翼的第一永磁体201的充磁方向相同，相邻U型的第一永磁体201的充磁方向相反。第二永磁体301的数量与定子槽1015的数量相同，其充磁方向以2为周期沿圆周变化，相邻2个充磁方向相同，间隔1个充磁方向相反，如图9中定子铁芯101内槽中不同形状的永磁体所示。第二永磁体301可根据需要可对其大小和方向进行调节。
本实施方式中的电机最高工作温度也可以设置为140℃，选择实施例一中的在150℃矫顽力为249.6kA/m的钕铁硼磁体作为第二永磁体301。
实施例二的可变磁通电机的运行原理如下，增磁运行时，第二永磁体301的充磁方向如图11所示，为本申请实施例提供的另一种变磁通永磁同步电机在增磁运行时的空载磁场分布示意图，需要说明的是，图11和图9为相同结构的变磁通永磁同步电机，图11中组成部件的附图标记请参阅图9所示，此处仅作说明。“T”字形铁芯1、2轭部的第二永磁体301充磁方向向外，铁芯3、4轭部的第二永磁体301充磁方向向内。大部分永磁磁通从第二永磁体301(“T”字形铁芯2轭部)的北极出发，经过“T”字形铁芯2，穿过气隙50，转子铁芯202，到达U型槽的第一永磁体201的南极、再从U型槽的第一永磁体201的北极出发，再经过转子铁芯202的轭部，穿过相邻U型槽的第一永磁体201，经过转子铁芯202，经过气隙50，到达相邻“T”字形铁芯3定子齿部1014，穿过定子铁芯101，到达相邻取向相反的第二永磁体301的南极(“T”字形铁芯3轭部)，经过定子内轭1011， 到达出发第二永磁体301的南极，实现磁回路。少部分第二永磁体301的磁通在定子铁芯101内部，以及第一永磁体201磁通在转子铁芯202内部，形成局部磁回路，如“T”字形铁芯4、5轭部的第二永磁体301，磁通从“T”字形铁芯4轭部的永磁体北极出发，穿过定子内轭1011，到达“T”字形铁芯5轭部的永磁体的南极，再从“T”字形铁芯5轭部的永磁体的北极出发，经过定子内轭1011，回到“T”字形铁芯4轭部的永磁体的南极。由于大部分第二永磁体301的充磁方向与第一永磁体201的充磁方向形成串联，变磁通电机整体表现为第一永磁体201与第二永磁体301的磁通叠加后同方向流动。
弱磁运行时，第二永磁体301的充磁方向如图12所示，为本申请实施例提供的另一种变磁通永磁同步电机在弱磁运行时的空载磁场分布示意图，需要说明的是，图12和图9为相同结构的变磁通永磁同步电机，图12中组成部件的附图标记请参阅图9所示，此处仅作说明。“T”字形铁芯1、2轭部的第二永磁体301充磁方向向内，铁芯3、4轭部的第二永磁体301充磁方向向外。大部分第二永磁体301的磁通在定子铁芯101内部，以及第一永磁体201磁通在转子铁芯202内部，形成局部磁回路，如“T”字形铁芯3、2轭部的第二永磁体301，磁通从“T”字形铁芯3轭部的永磁体北极出发，穿过定子内轭1011，到达“T”字形铁芯2轭部的永磁体的南极，再从“T”字形铁芯2轭部的永磁体的北极出发，经过定子内轭1011，回到“T”字形铁芯3轭部的永磁体的南极。少部分永磁磁通从第二永磁体301(“T”字形铁芯4轭部)的北极出发，经过“T”字形铁芯4，穿过气隙50，转子铁芯202，到达U型槽的第一永磁体201的南极、再从U型槽的第一永磁体201的北极出发，再经过转子铁芯202的轭部，穿过相邻U型槽的第一永磁体201，经过转子铁芯202，经过气隙50，到达相邻“T”字形铁芯5定子齿部1014，穿过定子铁芯101，到达相邻取向相反的第二永磁体301的南极(“T”字形铁芯5轭部)，经过定子内轭1011，到达出发第二永磁体301的南极，实现磁回路。由于大部分第二永磁体301的磁通在定子铁芯101内部发生了短路，第一永磁体201和第二永磁体301的磁通无法叠加，甚至发生排斥，实现了电机的减磁运行。
第二永磁体301的调磁原理如下，通过电源向加热片直接输入瞬时电流，在短时间内(流时长≤10s)将第二永磁体301的温度升到150℃，此时通过利用定子内轭1011的脉冲调磁瞬间完成调磁。完成调磁后停止加热片电流输入，磁钢迅速降到正常工作温度，实现磁通稳定输出。当需要再次调磁时，重复以上动作。
通过前述的举例说明可知，本申请实施例设置加热片辅助低矫顽力磁体变磁通，降低调磁难度，扩大了可选作变磁通磁体的范围。本申请实施例的变磁通结构使得钕铁硼可以作为变磁通磁体，由于其剩磁较高，在保证可变磁通电机转矩密度的同时大大增加了调速的范围。利用钕铁硼的矫顽力温度系数大的特点，本申请实施例对钕铁硼升温后再进行增磁或减磁，降低了调磁难度。本申请实施例升温及调磁是瞬时过程，降温后磁体矫顽力会明显上升，可以有效防止电机工作时意外退磁的发生。本申请实施例以低矫顽力钕铁硼，例如可以将含Ce钕铁硼作为变磁通磁体，资源丰富，具有较低的成本，也拓宽了这类磁体的应用范围，减少使用La、Ce等稀土元素，从而降低电机的生产成本。
本申请实施例还提供一种动力总成，所述动力总成包括：变速器、微控制单元和如前述图1、图2、图7至图9、图11至图12中任一项所述的变磁通永磁同步电机。在上述的 动力总成中的变磁通永磁同步电机包括：定子系统10、转子系统20和可变磁体系统30；所述可变磁体系统30位于所述定子系统10或所述转子系统20；所述转子系统20包括：第一永磁体201；所述可变磁体系统30包括：第二永磁体301和加热装置302；所述第二永磁体301的矫顽力低于所述第一永磁体201的矫顽力；所述加热装置302，用于对所述第二永磁体301进行加热，以使得所述第二永磁体301具有在磁场中可变的磁通。
在上述方案中，变磁通永磁同步电机中，转子系统20包括第一永磁体201，可变磁体系统30包括第二永磁体301，这两种永磁体的矫顽力不同，且第二永磁体301通过加热装置302进行加热，该加热装置302可以辅助第二永磁体301在磁场中实现可变磁通，变磁通永磁同步电机中通过加热装置302对第二永磁体301进行加热，使得第二永磁体301的温度升高，可以降低第二永磁体301的调磁难度，扩大了可选作变磁通磁体的永磁材料范围。
本申请实施例还提供一种风机，所述风机包括：叶轮、微控制单元和如前述图1、图2、图7至图9、图11至图12中任一项所述的变磁通永磁同步电机。在上述的风机中的变磁通永磁同步电机包括：定子系统10、转子系统20和可变磁体系统30；所述可变磁体系统30位于所述定子系统10或所述转子系统20；所述转子系统20包括：第一永磁体201；所述可变磁体系统30包括：第二永磁体301和加热装置302；所述第二永磁体301的矫顽力低于所述第一永磁体201的矫顽力；所述加热装置302，用于对所述第二永磁体301进行加热，以使得所述第二永磁体301具有在磁场中可变的磁通。
在上述方案中，变磁通永磁同步电机中，转子系统20包括第一永磁体201，可变磁体系统30包括第二永磁体301，这两种永磁体的矫顽力不同，且第二永磁体301通过加热装置302进行加热，该加热装置302可以辅助第二永磁体301在磁场中实现可变磁通，变磁通永磁同步电机中通过加热装置302对第二永磁体301进行加热，使得第二永磁体301的温度升高，可以降低第二永磁体301的调磁难度，扩大了可选作变磁通磁体的永磁材料范围。
需要说明的是，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的模块并不一定是本申请所必须的。
另外需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本申请提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有连接。
Claims (20)
- 一种变磁通永磁同步电机，其特征在于，包括：定子系统(10)、转子系统(20)和可变磁体系统(30)；所述可变磁体系统(30)位于所述定子系统(10)或所述转子系统(20)；所述转子系统(20)包括：第一永磁体(201)；所述可变磁体系统(30)包括：第二永磁体(301)和加热装置(302)；所述第二永磁体(301)的矫顽力低于所述第一永磁体(201)的矫顽力；所述加热装置(302)，用于对所述第二永磁体(301)进行加热，以使得所述第二永磁体(301)具有在磁场中可变的磁通。
- 根据权利要求1所述的变磁通永磁同步电机，其特征在于，所述第二永磁体(301)的个数与所述加热装置(302)的个数相同，且所述第二永磁体(301)和所述加热装置(302)一一对应。
- 根据权利要求1或2所述的变磁通永磁同步电机，其特征在于，还包括：控制器，所述控制器，用于控制所述加热装置(302)需要达到的温度和达到所述温度需要的时间。
- 根据权利要求3所述的变磁通永磁同步电机，其特征在于，所述控制器，用于在所述时间内向所述加热装置(302)输入电流，以使得所述加热装置(302)在所述时间内达到所述温度。
- 根据权利要求1至4中任一项所述的变磁通永磁同步电机，其特征在于，所述转子系统(20)还包括转子铁芯(202)；所述第一永磁体(201)位于所述转子铁芯(202)上；所述第二永磁体(301)和所述加热装置(302)均位于所述转子铁芯(202)上。
- 根据权利要求5所述的变磁通永磁同步电机，其特征在于，所述加热装置(302)包括：加热片(302)；所述转子铁芯(202)上具有U型槽；所述U型槽包括：翼部(2021)和底部(2022)；所述第一永磁体(201)位于所述翼部(2021)；所述第二永磁体(301)位于所述底部(2022)；所述加热片(302)位于所述第二永磁体(301)靠近所述U型槽的开口的一侧。
- 根据权利要求1至4中任一项所述的变磁通永磁同步电机，其特征在于，所述转子系统(20)还包括转子铁芯(202)；所述第一永磁体(201)位于所述转子铁芯(202)上；所述定子系统(10)包括定子铁芯(101)；所述第二永磁体(301)和所述加热装置(302)均位于所述定子铁芯(101)上。
- 根据权利要求7所述的变磁通永磁同步电机，其特征在于，所述加热装置(302)包括：加热片(302)；所述转子铁芯(202)上具有U型槽，所述第一永磁体(201)位于所述U型槽中；所述定子铁芯(101)包括：定子外轭(1013)，所述定子外轭(1013)包括内槽(10131)， 所述第二永磁体(301)位于所述内槽(10131)中；所述第二永磁体(301)的内表面具有间隙，所述加热片(302)位于所述间隙内，所述加热片(302)与所述第二永磁体(301)接触。
- 根据权利要求5或6所述的变磁通永磁同步电机，其特征在于，所述定子系统(10)还包括定子铁芯(101)、电枢绕组(102)，其中，所述电枢绕组(102)位于所述定子铁芯(101)上；所述第二永磁体(301)的磁通根据所述电枢绕组(102)中施加的时长小于预设时长阈值的D轴电流产生的所述磁场进行调节。
- 根据权利要求5或6或9中任一项所述的变磁通永磁同步电机，其特征在于，还包括：电刷(60)和电源(70)；所述转子系统(20)还包括集电环(204)；所述转子铁芯(202)的端部与所述集电环(204)连接，所述集电环(204)通过所述电刷(60)与所述电源(70)连接；所述加热装置(302)包括导线接头，所述导线接头连接所述集电环(204)；所述电源(70)通过所述电刷(60)和所述集电环(204)向所述加热装置(302)输出电流，以使得所述加热装置(302)对所述第二永磁体(301)进行加热。
- 根据权利要求5或6或9中任一项所述的所述的变磁通永磁同步电机，其特征在于，还包括：电源(70)和旋转变压器(80)，所述旋转变压器(80)包括转子绕组(801)和定子绕组(802)；所述转子铁芯(202)的端部连接所述转子绕组(801)，所述定子绕组(802)与所述电源(70)连接；所述加热装置(302)包括导线接头，所述导线接头与所述转子绕组(801)连接；所述电源(70)通过所述旋转变压器(80)向所述加热装置(302)输出电流，以使得所述加热装置(302)对所述第二永磁体(301)进行加热。
- 根据权利要求8所述的变磁通永磁同步电机，其特征在于，所述可变磁体系统(30)还包括：单相脉冲绕组(303)，所述单相脉冲绕组(303)位于所述内槽(10131)中，且所述单相脉冲绕组(303)与所述第二永磁体(301)相邻；所述第二永磁体(301)的磁通根据所述单相脉冲绕组(303)中施加的电流产生的所述磁场进行调节。
- 根据权利要求7或8或12所述的变磁通永磁同步电机，其特征在于，还包括：电源(70)；所述加热装置(302)包括导线接头，所述导线接头与所述电源(70)连接；所述电源(70)向所述加热装置(302)输出电流，以使得所述加热装置(302)对所述第二永磁体(301)进行加热。
- 根据权利要求1至13中任一项所述的变磁通永磁同步电机，其特征在于，所述第二永磁体(301)的矫顽力温度系数大于或等于-0.5％/K；当所述第二永磁体(301)的温度大于或等于所述变磁通永磁同步电机的最高工作温度 时，所述第二永磁体(301)的矫顽力大于或等于150kA/m、且小于或等于300kA/m；其中，所述K表示开尔文温度，所述kA/m表示千安每米。
- 根据权利要求1至14中任一项所述的变磁通永磁同步电机，其特征在于，所述第二永磁体(301)为钕铁硼NdFeB永磁体。
- 根据权利要求15所述的变磁通永磁同步电机，其特征在于，所述第二永磁体(301)的主合金成分为(Nd1-aREa)xFebalByMz，其中，所述RE表示稀土元素，所述Nd表示钕，所述Fe表示铁，所述B表示硼，所述RE为镧La、铈Ce、钇Y、镨Pr、钬Ho、钆Gd中的一种或多种，所述M为钴Co、铜Cu、铌Nb、镓Ga、铝Al、锌Zn、镍Ni、硅Si、锆Zr、钼Mo、钒V、钛Ti中的一种或多种，所述a为0-1，所述x为15～35wt％，所述y为0.8～1.2wt％,所述z为0～5wt％，所述bal表示剩余成分为铁Fe的重量百分比，所述wt％表示重量百分比。
- 根据权利要求1至16中任一项所述的变磁通永磁同步电机，其特征在于，所述加热装置(302)的可工作温度超过200℃，所述加热装置(302)的加热功率大于1.5w/cm 2；其中，所述℃表示摄氏度，所述w/cm 2表示单位面积上的功率。
- 根据权利要求1至17中任一项所述的变磁通永磁同步电机，其特征在于，所述加热装置(302)的厚度大于或等于0.1mm、且小于或等于10mm；其中，所述mm表示毫米。
- 一种动力总成，其特征在于，所述动力总成包括：变速器、微控制单元和如前述权利要求1至18中任一项所述的变磁通永磁同步电机；所述微控制单元与所述变速器电连接；所述微控制单元与所述变磁通永磁同步电机电连接。
- 一种风机，其特征在于，所述风机包括：叶轮、微控制单元和如前述权利要求1至18中任一项所述的变磁通永磁同步电机；所述微控制单元与所述叶轮电连接；所述微控制单元与所述变磁通永磁同步电机电连接。
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