一種復(fù)合永磁可控磁通軸向磁場永磁同步電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及永磁電機技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種復(fù)合永磁可控磁通軸向磁場永磁同步電機。
【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中，軸向磁場永磁電機，又稱為盤式電機，不僅具有軸向尺寸短、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊等特點，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，主要應(yīng)用于運動控制，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。
[0003]作為驅(qū)動用的永磁同步電機，希望電機工作在低速恒轉(zhuǎn)矩區(qū)時的氣隙磁場足夠高，有較高的力能指標(biāo)；而電機工作在高速恒功率區(qū)時，應(yīng)能使永磁氣隙磁場削弱地足夠低，使電機有較寬的調(diào)速范圍。常規(guī)的軸向磁場永磁同步電機由于釹鐵硼等永磁材料的固有特性，電機內(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在較寬速度范圍內(nèi)恒功率運行，紛紛采用弱磁擴速技術(shù)來擴大永磁電機在高速狀態(tài)下的輸出功率?，F(xiàn)有技術(shù)中對永磁電機實現(xiàn)弱磁控制的方案主要是采用混合勵磁方案，即在傳統(tǒng)永磁電機的基礎(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，來達到削弱磁通的目的。該方案雖然能達到削弱磁通的目的，但是需要增加直流勵磁線圈，會引起銅耗的增加，進而導(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，如何實現(xiàn)永磁電機的氣隙磁場可調(diào)成為近年來電機領(lǐng)域的一個研宄熱點，一種通過改變永磁體磁化水平來實現(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。該類電機采用高剩磁、低矯頑力的永磁材料一鋁鎳鈷，利用三相定子繞組施加直軸脈沖電流產(chǎn)生的直軸電樞磁動勢控制其磁化強度，并且其磁化水平能被記憶住，從而實現(xiàn)氣隙永磁磁場的靈活調(diào)節(jié)，在不犧牲電機其他性能指標(biāo)前提下，實現(xiàn)了寬調(diào)速范圍運行。由于該電機的調(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。
[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，該電機雖能通過在單相脈沖繞組上施加不同電流，實現(xiàn)電機氣隙磁場可調(diào)，但該電機僅采用了矯頑力相對較低的鋁鎳鈷永磁體，電機的最大氣隙磁通很難達到釹鐵硼永磁電機的水平，電機力能指標(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)的不足而提供一種復(fù)合永磁可控磁通軸向磁場永磁同步電機，可同時滿足電動汽車輪轂電機高轉(zhuǎn)矩密度及弱磁擴速這兩個要求，通過控制三相電樞繞組直軸電流矢量脈沖的幅值和方向可調(diào)節(jié)鋁鎳鈷永磁材料的磁化強度和方向，從而使氣隙磁通受控，實現(xiàn)寬范圍弱磁調(diào)速。
[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)明提出的一種復(fù)合永磁可控磁通軸向磁場永磁同步電機，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；其中，所述轉(zhuǎn)子盤的內(nèi)表面粘貼有沿周向分布的多組復(fù)合永磁磁極。
[0008]作為本發(fā)明所述的一種復(fù)合永磁可控磁通軸向磁場永磁同步電機進一步優(yōu)化方案，所述復(fù)合永磁磁極由兩塊軸向磁化的釹鐵硼永磁體和一塊切向磁化的鋁鎳鈷永磁體組合而成，所述鋁鎳鈷永磁體放置在兩塊釹鐵硼永磁體的中間；相鄰的兩組復(fù)合永磁磁極充磁方向相反，兩個轉(zhuǎn)子盤上相對位置的復(fù)合永磁磁極充磁方向相同。
[0009]作為本發(fā)明所述的一種復(fù)合永磁可控磁通軸向磁場永磁同步電機進一步優(yōu)化方案，所述釹鐵硼永磁體、鋁鎳鈷永磁體的形狀均為扇形。
[0010]作為本發(fā)明所述的一種復(fù)合永磁可控磁通軸向磁場永磁同步電機進一步優(yōu)化方案，所述定子包括定子鐵心和三相電樞繞組；定子鐵心包括定子軛和定子齒，定子齒和定子軛拼裝成圓柱狀，相鄰的定子齒之間形成定子槽，三相電樞繞組位于定子槽中且匝繞在定子齒上。
[0011]作為本發(fā)明所述的一種復(fù)合永磁可控磁通軸向磁場永磁同步電機進一步優(yōu)化方案，所述定子鐵心呈雙邊對稱結(jié)構(gòu)，定子鐵心由硅鋼片制成，三相電樞繞組為非重疊集中繞組型式。
[0012]作為本發(fā)明所述的一種復(fù)合永磁可控磁通軸向磁場永磁同步電機進一步優(yōu)化方案，所述轉(zhuǎn)子盤由非導(dǎo)磁材料制成。
[0013]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)明提出的一種復(fù)合永磁可控磁通軸向磁場永磁同步電機，該電機集中了盤式永磁電機和記憶電機的優(yōu)點，在轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)中增加了銷镲鈷永磁體，通過控制三相定子繞組直軸脈沖電流方向調(diào)節(jié)鋁鎳鈷永磁體的磁化狀態(tài)，從而調(diào)節(jié)電機的氣隙磁場。同時，本發(fā)明電機結(jié)構(gòu)上保留了盤式永磁電機結(jié)構(gòu)緊湊、漏磁小的特點，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)動電機等；
(2)本發(fā)明電機正常運行時，鋁鎳鈷永磁材料具有切向磁化方向磁密，再結(jié)合相鄰的軸向磁化釹鐵硼永磁材料，構(gòu)成Halbach聚磁型結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生較強氣隙磁密，提高電機出力；當(dāng)電機需要弱磁擴速時，施加一定大小的直軸脈沖電流對鋁鎳鈷進行去磁，鋁鎳鈷切向磁性減弱直至為零，而釹鐵硼磁性能不受影響，此時電機變?yōu)槌Ｒ?guī)的軸向磁場永磁電機，無聚磁效應(yīng)，氣隙磁密得到削弱，從而獲得較高轉(zhuǎn)速；
(3)本發(fā)明電機的三相電樞繞組采用集中繞組型式，有效地降低了端部長度，節(jié)省了銅導(dǎo)線材料；
(4)本發(fā)明轉(zhuǎn)子盤內(nèi)表面粘貼有高磁性能釹鐵硼永磁體，相比于單一采用較低矯頑力的鋁鎳鈷永磁體的記憶電機，電機的最大氣隙磁通及轉(zhuǎn)矩密度得到大大提高；
(5)本發(fā)明轉(zhuǎn)子盤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，極大地減少了電機的漏磁，提高了永磁體的利用率；同時，表貼式安裝方式有利于電機永磁材料的散熱，降低熱損，進一步提高電機的運行效率；
(6)本發(fā)明復(fù)合磁極兩種永磁體的極弧系數(shù)影響著氣隙磁密和弱磁倍數(shù)，通過合理分配兩種永磁材料尺寸，可獲得最佳弱磁效果及最優(yōu)電機性能。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的電機實施例的復(fù)合永磁磁極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明電機的正常運行狀態(tài)平面展開圖。
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