一种并联型混合磁材料电的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种并联型混合磁材料电机，包括外定子、内转子和三相交流电枢，所述的三相交流电枢采用集中绕组，所述的外定子上放置有三相交流电枢，所述的内转子上表贴有高性能的钕铁硼永磁材料，所述的内转子上表嵌有低性能的铁氧体永磁材料，所述的高性能的钕铁硼永磁材料两侧表嵌有低性能的铁氧体永磁材料，所述的低性能的铁氧体永磁材料和高性能的钕铁硼永磁材料并排排列。所述的高性能的钕铁硼永磁材料与低性能的铁氧体永磁材料的磁路是并联的。本实用新型的铁氧体和钕铁硼是表嵌和表贴于内转子上，电机转子易于加工。
【专利说明】一种并联型混合磁材料电机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电机，特别是一种并联型混合磁材料电机。
【背景技术】
[0002]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。但近几年稀土永磁材料的价格却在节节攀升。如何降低永磁电机的制造成本，成为了研究热点。综合国内外的文献可以看出降低稀土永磁材料的方法一般分为两种:一种是利用低价格的铁氧体代替高价格钕铁硼材料；另一种是采用混合励磁的方式，用电励磁补足永磁体励磁。
[0003]用铁氧体材料代替钕铁硼材料是因为铁氧体材料具有以下突出优点: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。文献“Alternative rotordesigns for high performance brushless permanent magnet machines for hybridelectric vehicles” 中(公开发表于 2012 年/￡221 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 typemotor with segmented pushing permanent magnet for concentrating air-gap fluxdensity”(公开发表于 2013 年/￡221 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。采用混合励磁方式的永磁电机中,励磁包括钕铁硼的永磁体励磁还包括电励磁。而相对与永磁励磁，电枢励磁作用一般比较小。所以混合励磁 永磁电机中的电枢励磁是对钕铁硼永磁体励磁的一种补充和调节。
[0004]另一方面，现有的采用集中绕组的传统表贴式永磁电机反电势成梯形状，即反电势中的谐波分量比较高。高谐波含量反电势的永磁电机的输出转矩脉动也较大。为了降低表贴式永磁电机中反电势的谐波含量，文献“On the use of pulse width modulationmethod for the elimination of flux density harmonics in the air-gap of surfacePM motors” 公开发表于 2009 年/￡2?1 Transactions on Magnetics 45 卷，3 期，1736-1739页)将永磁体釆用PWM排放，使得反电势中的谐波含量大大降低。
实用新型内容
[0005]针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提出一种既具有高度正弦反电势，又能降低稀土永磁材料用量、同时使用低性能铁氧体和高性能钕铁硼的并联型混合磁材料电机。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案:一种并联型混合磁材料电机，包括外定子、内转子和三相交流电枢，所述的三相交流电枢采用集中绕组，所述的外定子上放置有三相交流电枢，所述的内转子上贴有钕铁硼永磁材料，所述的内转子上嵌有铁氧体永磁材料，所述的钕铁硼永磁材料两侧嵌有铁氧体永磁材料，所述的铁氧体永磁材料和钕铁硼永磁材料并排排列。[0007]所述的钕铁硼永磁材料与铁氧体永磁材料的磁路是并联的。
[0008]采用上述技术方案后，本实用新型具有以下有益效果:1、本实用新型的铁氧体和钕铁硼是表嵌和表贴于内转子上，电机转子易于加工。
[0009]2、本实用新型的铁氧体和钕铁硼并排排列，使得低性能的铁氧体和高性能的钕铁硼磁路并联。
[0010]3、本实用新型充分利用并联磁路中铁氧体和钕铁硼的性能差异，使钕铁硼产生正弦反电势的波顶部分，而铁氧体产生正弦反电势的波底部分。由于同时采用钕铁硼和铁氧体，钕铁硼的用量得到降低。这样该混合磁材料电机既获得高度正弦化的反电势，电机的造价也会降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型结构示意图；
[0012]图2是铁氧体和钕铁硼的充磁方向；
[0013]图3是铁氧体和钕铁硼磁路；
[0014]图4是传统表贴式永磁电机；
[0015]图5是反电势对比；
[0016]图6是对比反电势的谐波分析；
[0017]图中:1.外定子；2.三相交流电枢；3.内转子；4.高性能的钕铁硼永磁材料；5.低性能的铁氧体永磁材料。
【具体实施方式】
[0018]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的解释。
[0019]如图1所示，一种并联型混合磁材料电机，包括外定子1、内转子3和三相交流电枢2，外定子I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。所述的三相交流电枢2采用集中绕组，所述的外定子I上放置有三相交流电枢2，所述的内转子3上表贴有高性能的钕铁硼永磁材料4，所述的内转子3上表嵌有低性能的铁氧体永磁材料5，所述的高性能的钕铁硼永磁材料4两侧表嵌有低性能的铁氧体永磁材料5，所述的低性能的铁氧体永磁材料5和高性能的钕铁硼永磁材料4并排排列。
[0020]如图2所示，低性能的铁氧体永磁材料5和高性能的钕铁硼永磁材料4的充磁方向。每两个铁氧体和中间的钕铁硼形成一组励磁。每组永磁材料的充磁方向一致，指向圆心或者背离圆心。相邻组的永磁体充磁方向相反。当低性能的铁氧体永磁材料5和高性能的钕铁硼永磁材料4的充磁方向确定之后，所述的高性能的钕铁硼永磁材料4与低性能的铁氧体永磁材料5的磁路是并联的。
[0021]如图3所示，虚线方框中的定子齿可以看出，通过该定子齿的磁力线既有高性能的钕铁硼永磁材料4产生的又包含低性能的铁氧体永磁材料5产生的。此时低性能的铁氧体永磁材料5和高性能的钕铁硼永磁材料4可以看成两节低性能和高性能的电源并联在磁路中。
[0022]为了充分体现该混合磁材料电机的优势，如附图4所示，给出了其性能与传统表贴式电机的比较。从图中可以看出，传统的表贴式电机中励磁的永磁体只有钕铁硼。[0023]附图5给出了两种模型的单匝集中绕组的反电势波形。从图中可以看出混合磁材料电机的反电势是正弦的，而传统表贴式电机的反电势是梯形的。
[0024]如图6所示，反电势的傅里叶分析，从图中可以看出，当该混合磁材料电机的反电势基波幅值和传统表贴式电机基本相近时，该混合磁材料电机的3次谐波明显降低，因此并联型混合磁材料能够获得高度正弦化的反电势。同时比较此时两电机的钕铁硼用量，可以看出并联式混合磁材料电机的钕铁硼用量只有传统表贴式电机的86%左右。
【权利要求】
1.一种并联型混合磁材料电机，包括外定子、内转子和三相交流电枢，其特征在于所述的三相交流电枢采用集中绕组，所述的外定子上放置有三相交流电枢，所述的内转子上贴有钕铁硼永磁材料，所述的内转子上嵌有铁氧体永磁材料，所述的钕铁硼永磁材料两侧嵌有铁氧体永磁材料，所述的铁氧体永磁材料和钕铁硼永磁材料并排排列。
2.根据权利要求1所述的一种并联型混合磁材料电机，其特征在于所述的钕铁硼永磁材料与铁氧体永磁材料的磁路是并联的。
【文档编号】H02K1/27GK203788059SQ201420026267
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2014年1月16日
【发明者】刘国海, 陈前, 赵文祥, 刘正蒙, 邵明明 申请人:江苏大学