CN203674940U - 一种串联型混合磁材料电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种串联型混合磁材料电机，包括励磁、外定子和模块化内转子,所述的外定子上放置有三相交流电枢，所述的三相交流电枢采用集中绕组，所述的励磁采用混合永磁材料，所述的励磁包括低性能铁氧体永磁材料和高性能钕铁硼永磁材料。使得低性能铁氧体和高性能钕铁硼的磁路构成串联。该串联型混合磁材料电机充分利用了钕铁硼和铁氧体磁材料的性能差异，使得该类型电机具有高度正弦化的反电势。为磁材料的混合使用开辟了广阔的前景。

Description

一种串联型混合磁材料电机

技术领域

本实用新型涉及一种电机，特指一种串联型混合磁材料电机。

背景技术

近年来，随着高性能永磁材料的发展，永磁电机取得了长足的发展。该类电机具有体积小，功率密度高，效率高的特点。同时，高性能永磁材料的价格也在节节攀升。为了降低电机的制造成本，两种常用的思路被提出。一种是利用低性能的永磁材料来代替高性能的永磁材料。另一种是通过使用新硅钢片材料，从而在电机中不使用永磁材料。

现有文献中提及的低性能永磁材料和高性能的永磁材料主要是指铁氧体和钕铁硼。铁氧体材料的突出优点是：价格低廉，不含稀土材料；制造工艺简单；矫顽力大；克去磁能力强。但铁氧体的磁积能较低，而钕铁硼是目前磁积能最高的永磁材料。为了利用低性能的铁氧体代替钕铁硼，首先要找到一个具有发挥铁氧体优势的电机结构。目前利用最广泛的是辐向电机结构。文献“Alternative rotor designs for high performance brushless permanent magnet machines for hybrid electric vehicles”中（公开发表于2012年IEEE Transactions on Magnetics 48卷，2期，835-838页）在辐向电机结构成功利用铁氧体代替钕铁硼，并使得该低性能铁氧体电机特性与高性能钕铁硼电机相当。在此基础上，文献“Design and analysis of a spoke type motor with segmented pushing permanent magnet for concentrating air-gap flux density”（公开发表于2013年IEEE Transactions on Magnetics 49卷，5期，2397-2400页）通过增加铁氧体的聚磁环，使得电机内的气隙磁密增大。另一方面，有些电机结构中，通过应用新型硅钢片材料避免了永磁体材料的使用。文献“Torque density and efficiency improvements of a switched reluctance motor without rare-earth material for hybrid vehicles”（公开发表于2011年IEEE Transactions on Industry Applications 47卷，3期，1240-1246页）中通过采用新型的低损耗硅钢片材料来提高开关磁阻电机的效率和转矩密度，使得该电机具有与永磁电机相媲美的优势。综上所述，无论利用低性能的铁氧体代替高性能的钕铁硼还是采用新型材料都能取得较好的结果。

实用新型内容

    针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种既使用低性能的铁氧体，又使用高性能的钕铁硼的串联型混合磁材料电机。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种串联型混合磁材料电机，包括励磁、外定子和模块化内转子,所述的外定子上放置有三相交流电枢，所述的三相交流电枢采用集中绕组，所述的励磁采用混合永磁材料，所述的励磁包括低性能铁氧体永磁材料和高性能钕铁硼永磁材料。

所述的内转子采用模块化结构，所述的内转子模块为“凸”字型，所述的内转子的双肩上安装有低性能铁氧体永磁材料。

所述的内转子之间放置有高性能钕铁硼永磁材料，所述的低性能铁氧体永磁材料和高性能钕铁硼永磁材料的磁路是串联的。

采用上述技术方案后，本实用新型具有以下有益效果：1、本实用新型的转子采用模块化结构，易于加工。

2、本实用新型充分利用了“凸”字型转子模块，使得低性能的铁氧体和高性能的钕铁硼磁路串联。

3、本实用新型充分利用串联磁路中铁氧体和钕铁硼的性能差异，使得该混合磁材料电机获得高度正弦化的反电势。

附图说明

图1是本实用新型结构简图；

图2是铁氧体和钕铁硼的充磁方向；

图3是铁氧体和钕铁硼磁路；

图4是反电势；

图5是反电势谐波分析；

图中：1.外定子；2.集中绕组；3.内转子；4. 高性能钕铁硼永磁材料；5. 低性能铁氧体永磁材料。

具体实施方式

下面根据说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步解释。

如图1所示，一种串联型混合磁材料电机，包括励磁、外定子1和模块化内转子3, 外定子1和内转子3的铁芯均采用国内常用的D23材料冲片叠压而成。所述的外定子1上放置有三相交流电枢，所述的三相交流电枢采用集中绕组2，所述的励磁采用混合永磁材料，所述的励磁包括低性能铁氧体永磁材料5和高性能钕铁硼永磁材料4。

所述的内转子3采用模块化结构，所述的内转子3模块为“凸”字型，所述的内转子3的双肩上安装有低性能铁氧体永磁材料5。

所述的内转子3之间放置有高性能钕铁硼永磁材料4，所述的低性能铁氧体永磁材料5和高性能钕铁硼永磁材料4的磁路是串联的。

如图2所示，每个“凸”字型转子模块双肩上的铁氧体的充磁方向一致，且指向圆心，相邻两个“凸”字型转子模块双肩上的低性能铁氧体永磁材料5的充磁方向相反。每个“凸”字型转子模块两边的高性能钕铁硼永磁材料4的充磁方向相反。当低性能铁氧体永磁材料5和高性能钕铁硼永磁材料4的充磁方向确定之后，低性能铁氧体永磁材料5和高性能钕铁硼永磁材料4在磁路中就形成了串联的关系。

如图3所示。磁力线从高性能钕铁硼永磁材料4经过内转子3到低性能铁氧体永磁材料5再经过外定子1最后回到高性能钕铁硼永磁材料4中。此时低性能铁氧体永磁材料5和高性能钕铁硼永磁材料4可以看成两节低性能和高性能的电源串联在磁路中。为了充分体现该混合磁材料电机的优势，建立了三个电机模型。模型I：“凸”字型转子模块双肩上不安装的低性能铁氧体永磁材料5；模型II：转子模块不加工成“凸”字型，转子上只有高性能钕铁硼永磁材料4；模型III：所提出的混合磁材料电机。

如图4所示，三种模型的单匝集中绕组2的反电势波形。从图中可以看出模型III的反电势是正弦的，模型II的反电势是梯形的，模型I的反电势在放置低性能铁氧体永磁材料5的位置出现塌陷。

附图5给出了反电势的傅里叶分析，从图中可以看出，混合磁材料电机的具有最大的基波和较小的谐波，因此串联型混合磁材料能够获得高度正弦化的反电势。为磁材料的混合使用开辟了广阔的前景。

Claims (3)

1.一种串联型混合磁材料电机，包括励磁、外定子和模块化内转子,其特征在于所述的外定子上放置有三相交流电枢，所述的三相交流电枢采用集中绕组，所述的励磁采用混合永磁材料，所述的励磁包括低性能铁氧体永磁材料和高性能钕铁硼永磁材料。

2.根据权利要求1所述的一种串联型混合磁材料电机，其特征在于所述的内转子采用模块化结构，所述的内转子模块为“凸”字型，所述的内转子的双肩上安装有低性能铁氧体永磁材料。

3.根据权利要求2所述的一种串联型混合磁材料电机，其特征在于所述的内转子之间放置有高性能钕铁硼永磁材料，所述的低性能铁氧体永磁材料和高性能钕铁硼永磁材料的磁路是串联的。

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