6η个U型导磁铁心6均勾布置形成圆环形，U型导磁铁心6的开口朝向转子3，相邻两个U型导磁铁心6之间存在间隙；将间隙沿轴向分为三段区间，靠近定子轭的两段区间放置两个永磁体，两个永磁体分别为高矫顽力永磁体4和低矫顽力永磁体5，其中高矫顽力永磁体4位于靠近转子的一侧，低矫顽力永磁体5位于靠近定子轭的一侧，将靠近转子的一段区间称为直流磁化线圈槽8 ;相邻两个U型导磁铁心6相邻的两个侧边及中间的两个永磁体构成一个定子齿，每个U型导磁铁心6的凹槽构成一个定子槽7。穿过一个U型导磁铁心6两侧的两个直流磁化线圈槽8，环绕每一个U型导磁铁心6缠绕一组直流磁化线圈10，6η组直流磁化线圈10串联或并联形成直流磁化绕组，同一直流磁化线圈槽8内的直流磁化线圈10边中的电流流向相同，相邻两个直流磁化线圈槽8内的直流磁化线圈10边中的电流流向相反。穿过相邻两个定子槽7，环绕每个定子齿缠绕一组集中绕组线圈9，每个U型导磁铁心6围成的定子槽7中并排有两个集中绕组线圈9边；6η组集中绕组线圈9分成三组，同相集中绕组线圈9串联，形成三相电枢绕组。
[0024]同一定子上，高矫顽力永磁体4沿周向充磁，沿定子周向相邻高矫顽力永磁体4充磁方向相反，即高矫顽力永磁体4沿周向交替充磁；同一定子齿上，低矫顽力永磁体5的初始磁化方向与高矫顽力永磁体4充磁方向相同，低矫顽力永磁体5的磁化状态可通过直流磁化电流改变；不同定子上，对应位置的高矫顽力永磁体4的充磁方向相反，对应位置的低矫顽力永磁体5的充磁方向相反。
[0025]所述转子3包括一个非导磁圆环12和5η个转子齿11，5η个转子齿11均匀布置在非导磁圆环12的周侧形成圆环形，相邻转子齿11之间存在间隙。凸极结构的转子3缺点是齿槽转矩大，为了改善电机的转矩性能，转子3采用以下改进结构:结构一、转子齿11采用面向定子的两个表面对称设置有沿径向的转子齿凹槽的结构，转子齿凹槽沿径向延伸，通过优化转子齿凹槽的数量和尺寸，使电机转矩性能达到最佳，称该结构的转子齿为凹槽转子齿13，如图2所示；结构二、转子齿11采用径向分段设计的结构，径向分段设计的结构具体为:转子齿11为轴对称结构，对称轴在非导磁圆环12的半径方向上，沿对称轴将转子齿11分为若干圆弧段，相邻两个圆弧段的弧度不等，通过优化分段数量和每段的尺寸参数，使电机转矩性能达到最佳，称该结构的转子齿为分段转子齿14，如图3所示。
[0026]所述高剩磁、高矫顽力永磁体4采用钕铁硼永磁体，所述高剩磁、低矫顽力永磁体5采用铝镍钴永磁体或钐钴永磁体；所述转子齿11由硅钢片叠压而成，结构简单。
[0027]上述结构电机的磁化原理-路径描述、永磁体厚度配合的限定:为保证低矫顽力永磁体5能够提供较大的磁通，也即永磁体维持在较高的工作点，低矫顽力永磁体5的磁导系数要大于10，因此低矫顽力永磁体5的厚度一般要大于高矫顽力永磁体4的厚度，两者厚度之比与所采用的永磁体的矫顽力相关。
[0028]上述电机的工作原理:磁通切换型混合永磁记忆电机工作原理和一般磁通切换电机工作原理相同，此处仅解释记忆电机原理。记忆电机跟采用的永磁材料的特性有关，通过给直流磁化绕组施加脉冲电流可以将永磁体正向磁化或者反向磁化，去除去磁脉冲，永磁体能够一直保持其磁化状态。当电机运行于额定点时，低矫顽力永磁体5磁化方向和同径向的高矫顽力永磁体4相同，如图4所示，施加图示方向的脉冲磁化电流正向完全磁化低矫顽力永磁体5，这时可以得到最大的气隙磁场；当轻载或者电机高速运转时，需要降低气隙磁场，此时就需要反向磁化低矫顽力永磁体5，如图5所示，施加图示方向的脉冲电流反向磁化低矫顽力永磁体5产生反向磁通以抵消高矫顽力永磁体4产生的磁通。基于低矫顽力永磁体5的记忆特性，当去除直流磁化脉冲后，永磁体能够“记忆”其磁化状态，以维持所需的磁通输出。因此此电机可以根据负载和转速通过直流磁化脉冲在线调节永磁体的磁化状态，改变气隙磁场，此变记忆电机能够在较大的速度范围内保持较高输出功率，同时有较高的效率。
[0029]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种双定子轴向磁场磁通切换型混合永磁记忆电机，其特征在于:包括两个凸极结构的定子和一个凸极结构的转子(3)，两个定子的结构相同，分别记为第一定子(I)和第二定子(2)，两个定子位置相对设置，转子(3)同轴设置在两个定子之间； 所述定子包括6η个U型导磁铁心(6)，6η个U型导磁铁心(6)均匀布置形成圆环形，U型导磁铁心(6)的开口朝向转子(3)，相邻两个U型导磁铁心(6)之间存在间隙；将间隙沿轴向分为三段区间，靠近定子轭的两段区间放置两个永磁体，两个永磁体分别为高矫顽力永磁体(4)和低矫顽力永磁体(5)，其中高矫顽力永磁体(4)位于靠近转子的一侧，低矫顽力永磁体(5)位于靠近定子轭的一侧，将靠近转子的一段区间称为直流磁化线圈槽(8);相邻两个U型导磁铁心(6)相邻的两个侧边及中间的两个永磁体构成一个定子齿，每个U型导磁铁心(6)的凹槽构成一个定子槽(7);穿过一个U型导磁铁心(6)两侧的两个直流磁化线圈槽(8)，环绕每一个U型导磁铁心(6)缠绕一组直流磁化线圈(10)，6η组直流磁化线圈(10)串联或并联形成直流磁化绕组，同一直流磁化线圈槽(8)内的直流磁化线圈(10)边中的电流流向相同，相邻两个直流磁化线圈槽(8)内的直流磁化线圈(10)边中的电流流向相反；穿过相邻两个定子槽(7)，环绕每个定子齿缠绕一组集中绕组线圈(9)，6η组集中绕组线圈(9)分成三组，同相集中绕组线圈(9)串联，形成三相电枢绕组； 同一定子上，高矫顽力永磁体(4)沿周向充磁，沿定子周向相邻高矫顽力永磁体(4)充磁方向相反，即高矫顽力永磁体(4)沿周向交替充磁；同一定子齿上，低矫顽力永磁体(5)的初始磁化方向与高矫顽力永磁体(4)充磁方向相同；不同定子上，对应位置的高矫顽力永磁体(4)的充磁方向相反，对应位置的低矫顽力永磁体(5)的充磁方向相反； 所述转子⑶包括一个非导磁圆环(12)和5η个转子齿(11)，5η个转子齿(11)均匀布置在非导磁圆环(12)的周侧形成圆环形，相邻转子齿(11)之间存在间隙。
2.根据权利要求1所述的双定子轴向磁场磁通切换型混合永磁记忆电机，其特征在于:所述转子齿(11)采用面向定子的两个表面对称设置有沿径向的转子齿凹槽的结构，或者转子齿(11)采用径向分段设计的结构；径向分段设计的结构具体为:转子齿(11)为轴对称结构，对称轴在非导磁圆环(12)的半径方向上，沿对称轴将转子齿(11)分为若干圆弧段，相邻两个圆弧段的弧度不等。
3.根据权利要求1所述的双定子轴向磁场磁通切换型混合永磁记忆电机，其特征在于:所述高矫顽力永磁体(4)采用钕铁硼永磁体，所述低矫顽力永磁体(5)采用铝镍钴永磁体或钐钴永磁体；所述转子齿(11)由硅钢片叠压而成。
【专利摘要】本发明公开了一种双定子轴向磁场磁通切换型混合永磁记忆电机，包括两个凸极结构的定子和一个凸极结构的转子，两个定子的结构相同，分别记为第一定子和第二定子，两个定子位置相对设置，转子同轴设置在两个定子之间；传统电机的凸极结构，使得电机的齿槽转矩较大；本发明通过在凸极结构转子上设置凹槽或者采用沿径向分段转子齿的结构可以有效改善电机的转矩性能。本发明采用混合永磁的励磁方式，使得该电机既保留了传统永磁电机较高的功率密度的特点，同时又有记忆电机宽转速运行范围、高效率的特点；通过在转子齿上设置凹槽或者分段转子齿可以有效改善凸极结构磁通切换电机的转矩性能。
【IPC分类】H02K1-17, H02K1-24, H02K1-14, H02K16-04
【公开号】CN104578636
【申请号】CN201510028269
【发明人】林明耀, 李念, 郝立, 徐妲, 付兴贺
【申请人】东南大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月20日