一种永磁交错式轴向磁场磁通切换型记忆电机的制作方法
【专利说明】一种永磁交错式轴向磁场磁通切换型记忆电机
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技术领域
[0003]本发明涉及一种永磁交错式轴向磁场磁通切换型记忆电机。
【背景技术】
[0004]永磁同步电机由于其高功率密度、高效率、结构简单等优点，在工业、航空航天等领域获得了广泛的应用。但由于永磁材料自身特点的限制，传统永磁电机存在气隙磁场难以调节、难以实现宽调速范围的问题。随着永磁材料和永磁电机的发展，越来越多的家用电器和电动汽车采用永磁电机驱动，这些装置中的电机需要变速运行，其低速低转矩运行时，铁耗较大，而高速运行时，由于逆变器电压限制，一般采用弱磁控制，铜耗较大。为了降低永磁电机的损耗，提高电机效率，传统永磁电机的设计思路是提高电机运行在额定点的效率。但是此类电机由于变速运行，并不总是运行于额定点，即最高效率区，因此传统的设计存在一定局限性。传统永磁电机为了保证电机性能的稳定性，永磁体要有一定的抗去磁能力，要求永磁体在正常的工作范围内和恶劣的工作环境下不会产生不可逆退磁。这就意味着永磁体的厚度要足够厚以抵抗电枢绕组产生的去磁磁动势。因此传统永磁电机设计时其结构使得永磁体不能被重新磁化，一经充磁在电机的使用寿命期间，将一直维持其磁化水平。
[0005]2001年德国学者Vlado Ostovic提出了记忆电机的概念，记忆电机又称变磁通电机，采用低矫顽力的永磁体如铝镍钴永磁体或钐钴永磁体。所谓记忆电机是永磁的磁化水平能够根据负载和转速，通过脉冲磁化电流或者直轴脉冲电枢电流在线调节，从而调节气隙磁场，使得电机高效率运行。并不像传统的永磁电机弱磁运行时需要施加持续的直轴电流，由于所采用的永磁材料的特性，通过施加短时的脉冲电流即可改变永磁体的磁化水平，高效的调节气隙磁场。
[0006]轴向磁场磁通切换电机，定子和转子采用双凸极结构，永磁体和电枢绕组都置于定子上，转子上既无绕组也无永磁体，机构非常简单。近年来得到了国内外学者的广泛关注。传统磁通切换电机双凸极结构使得齿槽转矩较大，转矩性能较差。磁通切换电机采用定子永磁结构，作为永磁电机同样存在气隙磁场难以调节的问题。当电机低速低转矩运行时，电机铁耗较大；当电机高速运行时，传统的方法采用直轴去磁电流或者单独的弱磁绕组来维持弱磁运行，跟其他类型的永磁电机一样，存在较大弱磁损耗的问题。
【发明内容】
[0007]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种永磁交错式轴向磁场磁通切换型记忆电机，采用交错放置的混合永磁励磁，具有较高的转矩密度，可根据负载和转速，通过直流磁化绕组在线调节低矫顽力永磁体的磁化水平，从而调节气隙磁场，提高了电机的弱磁能力和恒功率运行效率。
[0008]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0009]一种永磁交错式轴向磁场磁通切换型记忆电机，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；
[0010]所述一侧定子包括6η个U型导磁铁心8，6η个U型导磁铁心8均匀布置形成圆环形，U型导磁铁心8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；在间隙中沿圆周方向间隔嵌放高矫顽力永磁体Α4和低矫顽力永磁体Β5，并且所述低矫顽力永磁体和高矫顽力永磁体与U形导磁铁心8沿轴向长度相同；永磁体沿周向充磁且相邻永磁体充磁方向相反；相邻两个U型导磁铁心8相邻的两个侧边及中间嵌放的永磁体构成一个定子齿，每个U型导磁铁心8的凹槽构成一个定子槽9 ;每个含有高矫顽力永磁体Α4所在定子齿上的绕制有集中绕组线圈6，每个含有低矫顽力永磁体Β5所在定子齿上的绕制有直流磁化线圈7 ;所有直流磁化线圈7串联或并联形成直流磁化绕组，所有集中绕组线圈9分成三组，各组集中绕组线圈6串联形成三相电枢绕组；第一定子I和第二定子2相对设置，且两相对定子对应位置处采用相同永磁体，对应位置永磁体充磁方向相反；对应定子齿上绕有相同的线圈，且具有相同的连接方式；
[0011]所述转子3包括一个非导磁转轴11和5n±k个转子齿10，k为非负整数，5n±k个转子齿10均匀布置在非导磁转轴11的周侧形成圆环形，相邻转子齿10之间存在间隙。
[0012]进一步的，所述高矫顽力永磁体A4采用钕铁硼永磁体，所述低矫顽力永磁体B5采用铝镍钴永磁体或钐钴永磁体。
[0013]进一步的，所述转子齿10由硅钢片叠压而成。
[0014]有益效果:本发明提供的轴向磁场磁通切换型记忆电机，具有如下优势:1、电机单独设置直流磁化绕组，可以用于改变低矫顽力永磁体的磁化水平，具体为:通过直流磁化绕组施加脉冲磁化电流可以在线动态调节低矫顽力永磁体的磁化水平，从而改变气隙磁场；去除磁化电流，低矫顽力永磁体能够保持施加磁化电流后的磁化水平，实现变磁通和记忆的目的。不需电枢绕组兼做磁化绕组，降低了对电枢绕组的要求，通过施加脉冲磁化电流改变低矫顽力永磁体的磁化水平，调节气隙磁场；2、采用高矫顽力和低矫顽力永磁体混合励磁，使得电机能够保持较高的功率密度；3、低矫顽力永磁体的存在使得气隙磁场连续可调，使得电机有较大的恒功率运行范围；4、通过施加脉冲磁化电流，改变永磁体的磁化水平，脉冲结束后永磁体可维持此磁化水平，也即记忆此磁化水平，因此不需要施加持续的去磁电流，弱磁损耗小。
【附图说明】
[0015]图1为永磁交错式轴向磁场磁通切换型记忆电机结构示意图；
[0016]图2为记忆电机增磁运行方式示意图；
[0017]图3为记忆电机弱磁运行方式示意图；
[0018]其中:第一定子1、第二定子2、转子3、高矫顽力永磁体A4、低矫顽力永磁体B5、直流磁化线圈6、交流集中绕组线圈7、U型导磁铁心8、定子槽9、转子齿10、非导磁转轴11。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0020]如图1所示为一 12/11极永磁交错式轴向磁场磁通切换型记忆电机，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。
[0021]所述一侧定子包括12个U型导磁铁心8，12个U型导磁铁心8均匀布置形成圆环形，U型导磁铁心8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；在间隙中沿圆周方向间隔嵌放高矫顽力永磁体A4和低矫顽力永磁体B5，并且所