一種磁通可控的軸向磁場混合永磁記憶電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及永磁電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種磁通可控的軸向磁場混合永磁記憶電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著稀土永磁材料性能的不斷提高，以高效率、高功率密度為顯著特征的永磁電機(jī)得以快速發(fā)展，在航空、航天、汽車等很多工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。在各種各樣永磁電機(jī)中，軸向磁場永磁電機(jī)，又稱為盤式電機(jī)，不僅具有軸向尺寸短、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，而且由于其高轉(zhuǎn)矩密度和高效率，在很多特殊應(yīng)用場合具有明顯優(yōu)越性，已經(jīng)成為研宄的熱點(diǎn)，主要應(yīng)用于運(yùn)動控制，特別適用于軸向尺寸要求較小且有大轉(zhuǎn)矩需求的直驅(qū)場合，如電動汽車輪轂電機(jī)。
[0003]作為驅(qū)動用的永磁同步電機(jī)，希望電機(jī)工作在低速恒轉(zhuǎn)矩區(qū)時(shí)的氣隙磁場足夠高，有較高的力能指標(biāo)；而電機(jī)工作在高速恒功率區(qū)時(shí)，應(yīng)能使氣隙磁場削弱地足夠低，使電機(jī)有較寬的調(diào)速范圍。常規(guī)的軸向磁場永磁同步電機(jī)由于釹鐵硼等永磁材料的固有特性，電機(jī)內(nèi)氣隙磁場基本保持恒定，限制了其在諸如電動汽車等寬調(diào)速直驅(qū)場合的應(yīng)用。目前人們?yōu)榱吮３钟来烹姍C(jī)在較寬速度范圍內(nèi)恒功率運(yùn)行，紛紛采用弱磁擴(kuò)速技術(shù)來擴(kuò)大永磁電機(jī)在高速狀態(tài)下的輸出功率?，F(xiàn)有技術(shù)中對永磁電機(jī)實(shí)現(xiàn)弱磁控制的方案主要有兩種，一是通過控制器調(diào)節(jié)電樞電流，利用電樞繞組中直軸電流分量產(chǎn)生的去磁磁勢去抵消一部分永磁體產(chǎn)生的勵磁磁勢，從而達(dá)到削弱主磁通的目的；二是采用混合勵磁方案，即在傳統(tǒng)永磁電機(jī)的基礎(chǔ)上再增加一個直流勵磁線圈，在基速以上此直流線圈產(chǎn)生的磁動勢作為去磁磁勢，來達(dá)到削弱磁通的目的。上述方案雖然能達(dá)到削弱磁通的目的，但是需要增加控制器或直流勵磁線圈，會引起銅耗的增加，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)在高速區(qū)效率降低，并且可能會引起永磁體不可逆退磁。
[0004]因此，如何實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)的氣隙磁場可調(diào)成為近年來電機(jī)領(lǐng)域的一個研宄熱點(diǎn)，一種通過改變永磁體磁化水平來實(shí)現(xiàn)氣隙磁場調(diào)節(jié)，被稱為真正意義上的可變磁通永磁電機(jī)。該類電機(jī)采用高剩磁、低矯頑力的永磁材料一鋁鎳鈷，利用直流脈沖繞組電流或三相定子繞組電流產(chǎn)生的直軸電樞磁動勢來控制其磁化強(qiáng)度，并且其磁化水平能被記憶住，從而實(shí)現(xiàn)氣隙永磁磁場的靈活調(diào)節(jié)，在不犧牲電機(jī)其他性能指標(biāo)前提下，實(shí)現(xiàn)了寬調(diào)速范圍運(yùn)行。由于該電機(jī)的調(diào)磁是直接改變永磁體的磁化狀態(tài)，而不是利用外加磁動勢來抵消，因此可以說是一種真正意義上的磁通可控的永磁電機(jī)。
[0005]東南大學(xué)林鶴云等提出了一種軸向磁場磁通切換型表貼式永磁記憶電機(jī)，該電機(jī)雖能通過在單相脈沖繞組上施加不同電流，實(shí)現(xiàn)電機(jī)氣隙磁場可調(diào)，但該電機(jī)僅采用了矯頑力相對較低的鋁鎳鈷永磁體，電機(jī)的最大氣隙磁通很難達(dá)到釹鐵硼永磁電機(jī)的水平，電機(jī)力能指標(biāo)不盡如人意；或者為了獲得足夠的磁通，必須采用較厚的永磁材料，而且增磁和去磁磁通又通過電機(jī)的氣隙，這就導(dǎo)致所需的調(diào)磁脈沖磁動勢較大，增大了繞組容量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種磁通可控的軸向磁場混合永磁記憶電機(jī)，提供了一種具備更高功率密度和磁通可控的混合永磁記憶電機(jī)，該電機(jī)不僅滿足了電動汽車輪轂電機(jī)弱磁擴(kuò)速的要求，而且能同時(shí)獲得較高的力能指標(biāo)。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
根據(jù)本發(fā)明提出的一種磁通可控的軸向磁場混合永磁記憶電機(jī)，包括兩個轉(zhuǎn)子盤、定子和安裝軸，兩個轉(zhuǎn)子盤對稱設(shè)置在定子的兩側(cè)，定子和兩個轉(zhuǎn)子盤同軸安裝在安裝軸上；其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子盤的內(nèi)表面上分別粘貼有內(nèi)、外兩圈交替間隔排列的釹鐵硼永磁體和鐵心極，其中，釹鐵硼永磁體軸向充磁，外圈上釹鐵硼永磁體的極性一致，內(nèi)圈上釹鐵硼永磁體的極性與外圈上釹鐵硼永磁體的極性相反，兩個轉(zhuǎn)子盤上相對位置的釹鐵硼永磁體充磁方向相同。
[0008]作為本發(fā)明所述的一種磁通可控的軸向磁場混合永磁記憶電機(jī)進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述定子包括定子鐵心、三相電樞繞組和單相脈沖繞組；定子鐵心呈雙邊對稱，定子鐵心包括定子軛和定子齒，定子齒與定子軛一起拼裝成圓柱狀，相鄰的定子齒之間形成定子槽；三相電樞繞組和單相脈沖繞組位于定子槽中且匝繞在定子齒上。
[0009]作為本發(fā)明所述的一種磁通可控的軸向磁場混合永磁記憶電機(jī)進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述定子鐵心是由娃鋼片制成。
[0010]作為本發(fā)明所述的一種磁通可控的軸向磁場混合永磁記憶電機(jī)進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述定子齒上間隔固定了鋁鎳鈷永磁體，形成了交替排列的定子永磁齒和定子鐵心齒，三相電樞繞組匝繞在定子鐵心齒上，單相脈沖繞組匝繞在定子永磁齒上。
[0011]作為本發(fā)明所述的一種磁通可控的軸向磁場混合永磁記憶電機(jī)進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述鋁鎳鈷永磁體的磁化狀態(tài)由單相脈沖繞組的脈沖電流大小和方向決定。
[0012]作為本發(fā)明所述的一種磁通可控的軸向磁場混合永磁記憶電機(jī)進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述鋁鎳鈷永磁體呈扇形狀且為軸向充磁。
[0013]作為本發(fā)明所述的一種磁通可控的軸向磁場混合永磁記憶電機(jī)進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述三相電樞繞組和單相脈沖繞組均采用非重疊集中繞組型式。
[0014]作為本發(fā)明所述的一種磁通可控的軸向磁場混合永磁記憶電機(jī)進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述釹鐵硼永磁體和鐵心極的數(shù)量相同。
[0015]作為本發(fā)明所述的一種磁通可控的軸向磁場混合永磁記憶電機(jī)進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述轉(zhuǎn)子盤是由非導(dǎo)磁材料制成。
[0016]作為本發(fā)明所述的一種磁通可控的軸向磁場混合永磁記憶電機(jī)進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述釹鐵硼永磁體和鐵心極的形狀均呈扇形，在轉(zhuǎn)子盤上的同一徑向方向分別是釹鐵硼永磁體和鐵心極。
[0017]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
(1)本發(fā)明提出的電機(jī)集中了盤式永磁電機(jī)和記憶電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，在定子結(jié)構(gòu)中增加了鋁鎳鈷永磁體和單相脈沖繞組，通過控制脈沖電流大小和方向調(diào)節(jié)鋁鎳鈷永磁體的磁化狀態(tài)，從而調(diào)節(jié)電機(jī)的氣隙磁場；同時(shí)，本發(fā)明電機(jī)結(jié)構(gòu)上保留了盤式永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、漏磁小的特點(diǎn)，制造方便，很適合應(yīng)用于薄型安裝的場合，如電動汽車用輪轂驅(qū)動電機(jī)等；
(2)本發(fā)明轉(zhuǎn)子盤內(nèi)表面分成內(nèi)外兩圈，按規(guī)律粘貼高性能釹鐵硼永磁體和鐵心極，相比于單一采用較低矯頑力的鋁鎳鈷永磁體的記憶電機(jī)，電機(jī)的最大氣隙磁通及轉(zhuǎn)矩密度得到大大提尚;
(3)本發(fā)明轉(zhuǎn)子盤表面鐵心極為脈沖電流提供了一個低磁阻磁通路徑，從而使得釹鐵硼永磁體不受該磁場影響；
(4)本發(fā)明電機(jī)的三相電樞繞組和單相脈沖繞組均采用集中繞組型式，有效地降低了端部長度，節(jié)省了銅導(dǎo)線材料；
(5)本發(fā)明轉(zhuǎn)子及定子上永磁體均采用表貼式結(jié)構(gòu)，采用厭氧膠將永磁體粘貼于盤表面，制造方便，極大地減少了電機(jī)的漏磁，提高了永磁體的利用率；同時(shí)，表貼式安裝方式有利于電機(jī)永磁材料的散熱，降低熱損，進(jìn)一步提高電機(jī)的運(yùn)行效率。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的電機(jī)實(shí)施例的三維結(jié)構(gòu)示意圖:其中，Ca)為第一轉(zhuǎn)子盤，(b)為定子，(C)為第二轉(zhuǎn)子盤。
[0019]圖2是本發(fā)明電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)平面展開圖。
[0020]圖中的附圖標(biāo)記解釋為:1_轉(zhuǎn)子盤，2-釹鐵硼永磁體，3-鐵心極，4-定子鐵心，5-定子永磁齒，6-定子鐵心齒，7-三相電樞繞組，8-單相脈沖繞組。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
圖1是本發(fā)明的電機(jī)實(shí)施例的三維結(jié)構(gòu)示意圖:圖1中的(a)為第一轉(zhuǎn)子盤，設(shè)置在定子的一側(cè)，圖1中的(b)為定子，圖1中的(C)為第二轉(zhuǎn)子盤，設(shè)置在定子的另一側(cè)。一種磁通可控的軸向磁場混合永磁記憶電機(jī)，包括兩個轉(zhuǎn)子盤1、定子和安裝軸，兩個轉(zhuǎn)子盤對稱設(shè)置在定子的兩側(cè)，定子和兩個轉(zhuǎn)子盤同軸安裝在安裝軸上；在所述轉(zhuǎn)子盤的內(nèi)表面上分別粘貼有內(nèi)、外兩圈交替間隔排列的釹鐵硼永磁體2和鐵心極3，即是在所述轉(zhuǎn)子盤的內(nèi)