增磁式內(nèi)置v型可調(diào)磁通電機的制作方法
【專利摘要】增磁式內(nèi)置V型可調(diào)磁通電機，屬于永磁電機領(lǐng)域，本發(fā)明為解決弱磁式可調(diào)磁通電機在高負載運行時易發(fā)生鋁鎳鈷永磁不可控退磁的問題。本發(fā)明方案為：所述增磁式內(nèi)置V型可調(diào)磁通電機，包括定子鐵心、電樞繞組，轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸；轉(zhuǎn)子鐵心固定在轉(zhuǎn)軸上，并位于定子鐵心內(nèi)部，電樞繞組設置在定子鐵心上；還包括V型永磁體槽、釹鐵硼磁極、鋁鎳鈷磁極、磁橋和交軸磁障，轉(zhuǎn)子鐵心上沿周向交替均勻布置V型永磁體槽和交軸磁障，V型永磁體槽與交軸磁障均沿軸向貫穿整個轉(zhuǎn)子鐵心，V型永磁體槽由兩個矩形安裝槽構(gòu)成，每個矩形安裝槽中均設置一組釹鐵硼磁極和鋁鎳鈷磁極，釹鐵硼磁極設置在V型槽中部，鋁鎳鈷磁極設置在V型槽兩端。
【專利說明】
増磁式內(nèi)置V型可調(diào)磁通電機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于永磁電機領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]為了克服傳統(tǒng)稀土永磁電機在弱磁擴速運行時，電樞電流直軸分量增加、交軸分量減小帶來的銅損耗升高、電機電磁轉(zhuǎn)矩下降較快等問題，一種采用低矯頑力鋁鎳鈷永磁的可調(diào)磁通記憶電機應運而生，電機運行時通過施加直軸充、去磁脈沖電流調(diào)節(jié)永磁電機的氣隙磁通密度，從而擴大電機的調(diào)速范圍。然而，該類電機在設計時往往交軸電抗Lq大于直軸電抗Ld，電機在高負載運行時，需要負的直軸電流分量產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩從而增加電機的輸出能力，由于負的直軸電流分量為去磁性質(zhì)，因此該類電機被稱為弱磁式內(nèi)置永磁電機，該去磁性質(zhì)的直軸電流分量易造成低矯頑力鋁鎳鈷永磁的不可控退磁，同時，較大的Lq造成較強的交軸電樞反應，這進一步造成磁路飽和、磁阻升高、永磁體工作點降低，這同樣會使低矯頑力鋁鎳鈷永磁在電機高負載運行時發(fā)生不可控退磁，鋁鎳鈷永磁的這種不可控退磁增加了在線準確調(diào)節(jié)其磁化強度的難度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明目的是為了解決弱磁式可調(diào)磁通電機在高負載運行時易發(fā)生鋁鎳鈷永磁不可控退磁的問題，同時降低在線準確調(diào)節(jié)鋁鎳鈷永磁磁化強度的難度，提供了一種同時采用鋁鎳鈷永磁和釹鐵硼永磁、交軸電抗Lq小于直軸電抗Ld，即增磁式可調(diào)磁通電機。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0005]所述增磁式內(nèi)置V型可調(diào)磁通電機，包括定子鐵心、電樞繞組，轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸;轉(zhuǎn)子鐵心固定在轉(zhuǎn)軸上，并位于定子鐵心內(nèi)部，電樞繞組設置在定子鐵心上；
[0006]還包括V型永磁體槽、釹鐵硼磁極、鋁鎳鈷磁極、磁橋和交軸磁障，轉(zhuǎn)子鐵心上沿周向交替均勻布置V型永磁體槽和交軸磁障，V型永磁體槽與交軸磁障均沿軸向貫穿整個轉(zhuǎn)子鐵心，V型永磁體槽由兩個矩形安裝槽構(gòu)成，每個矩形安裝槽中均設置一組釹鐵硼磁極和鋁鎳鈷磁極，釹鐵硼磁極設置在V型槽中部，鋁鎳鈷磁極設置在V型槽兩端。
[0007]優(yōu)選的，交軸磁障按以下四種方案中的任意一種進行設計:
[0008]交軸磁障為一系列沿徑向布置且分離的橢圓形槽，該系列橢圓形槽的尺寸由外向內(nèi)逐漸減小。
[0009]交軸磁障為沿徑向布置的長條形、兩端圓滑的槽。
[0010]交軸磁障為mXn個沿徑向布置的且分離的橢圓形槽陣列，每一行橢圓形槽的間距由外向內(nèi)逐漸減小。
[0011 ]交軸磁障為m X η個沿徑向布置的且分離的圓形槽陣列，每一行圓形槽的間距由外向內(nèi)逐漸減小。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0013]在傳統(tǒng)可調(diào)磁通電機的基礎(chǔ)上，本發(fā)明在電機交軸磁路上設置了一系列磁障，使電機的交軸電抗小于直軸電抗，因此該類電機由正的電樞電流直軸分量產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩，這降低了鋁鎳鈷永磁不可控退磁的風險；同時，電機交軸電抗較小，交軸電樞反應不易使磁路飽和，這進一步降低了鋁鎳鈷永磁不可控退磁的可能性，對于采用低矯頑力鋁鎳鈷永磁的可調(diào)磁通電機，保證鋁鎳鈷永磁磁化程度的穩(wěn)定可控性是至關(guān)重要的；此外，本發(fā)明所述電機同時采用釹鐵硼永磁與鋁鎳鈷永磁，彌補了鋁鎳鈷永磁剩磁較低的不足，可以通過直軸充、去磁脈沖電流來改變鋁鎳鈷永磁的磁化狀態(tài)，從而達到改變氣隙磁通，擴大電機調(diào)速范圍的目的。
【附圖說明】
[0014]圖1是實施例1所述增磁式內(nèi)置V型可調(diào)磁通電機結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是實施例2所述增磁式內(nèi)置V型可調(diào)磁通電機結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是實施例3所述增磁式內(nèi)置V型可調(diào)磁通電機結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]丨一定子鐵心；2—電樞繞組;3—轉(zhuǎn)子鐵心;4一V型永磁體槽;5—釹鐵硼磁極;6—招銀鈷磁極;7一磁橋;8一交軸磁障;9一轉(zhuǎn)軸。
【具體實施方式】
[0018]【具體實施方式】一:下面結(jié)合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述增磁式內(nèi)置V型可調(diào)磁通電機包括定子、轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸，定子包括定子鐵心I和電樞繞組2，電樞繞組2布置在定子鐵心I的繞組槽中，轉(zhuǎn)軸9由鑄鋼件制成，定子和轉(zhuǎn)軸9與常規(guī)永磁同步電機相同；轉(zhuǎn)子包括永磁體槽、釹鐵硼磁極5、招鎳鈷磁極6、磁橋7和交軸磁障8，轉(zhuǎn)子沿周向交替均勾布置V型永磁體槽4和交軸磁障8，V型永磁體槽4與交軸磁障8均沿軸向貫穿整個電機，V型永磁體槽4具有兩個矩形安裝槽，每個矩形安裝槽中分別設置一組釹鐵硼磁極5和鋁鎳鈷磁極6，釹鐵硼磁極5設置在V型永磁體槽4中部，鋁鎳鈷磁極6設置在V型永磁體槽4兩側(cè)，釹鐵硼磁極5充磁方向垂直于矩形安裝槽，且其充磁方向交替為N、S極，鋁鎳鈷磁極6充磁方向受到電樞直軸充、去磁脈沖電流的控制，在電機運行過程中，其充磁方向可能與同一矩形安裝槽內(nèi)的釹鐵硼磁極6充磁方向相同或相反。V型永磁體安裝槽4兩側(cè)具有尺寸合適的磁橋7，磁橋7長度和寬度需同時兼顧限制永磁磁極漏磁和保障轉(zhuǎn)子機械強度。在電機交軸方向，即兩個相鄰V型永磁體槽4中間，設置一系列可縮小交軸磁通路徑、降低交軸電抗的磁障，其形式包括沿徑向的長條形槽或一系列沿徑向布置，且分離的橢圓形槽等多種形式，為保障轉(zhuǎn)子機械強度，交軸磁障內(nèi)可由環(huán)氧樹脂、碳纖維等非導磁、非導電材料填充。
[0019]下面給出三種具體實施例。
[0020]實施例1:
[0021]結(jié)合圖1說明本實施方式，增磁式內(nèi)置V型可調(diào)磁通電機包括定子、轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸，本發(fā)明所述定子包括定子鐵心I和電樞繞組2，電樞繞組2布置在定子鐵心槽中，轉(zhuǎn)軸9由鑄鋼件制成，定子和轉(zhuǎn)軸9與常規(guī)永磁同步電機相同；轉(zhuǎn)子包括永磁體槽4、釹鐵硼磁極5、鋁鎳鈷磁極6、磁橋7和交軸磁障8，轉(zhuǎn)子沿周向交替均勾布置V型永磁體槽4和交軸磁障8，V型永磁體槽4與交軸磁障8均沿軸向貫穿整個電機，V型永磁體槽4具有兩個矩形安裝槽，每個矩形槽中分別設置一組釹鐵硼磁極5和鋁鎳鈷磁極6，釹鐵硼磁極5設置在V型槽中部，鋁鎳鈷磁極6設置在V型槽兩側(cè)，釹鐵硼磁極5充磁方向垂直于矩形安裝槽，且其充磁方向交替為N、S極，鋁鎳鈷磁極6充磁方向受到電樞直軸充、去磁脈沖電流的控制，在電機運行過程中，其充磁方向可能與同一 V型槽內(nèi)的釹鐵硼磁極5充磁方向相同或相反。V型永磁體槽4兩側(cè)具有尺寸合適的磁橋7，磁橋長度和磁橋?qū)挾刃柰瑫r兼顧限制永磁磁極漏磁和保障轉(zhuǎn)子機械強度。在電機交軸方向，即兩個相鄰V型永磁體槽4中間，設置一系列可縮小交軸磁通路徑、降低交軸電抗的交軸磁障8，其形式包括沿徑向的長條形槽或一系列沿徑向布置，且分離的橢圓形槽等多種形式，為保障轉(zhuǎn)子機械強度，交軸磁障內(nèi)可由環(huán)氧樹脂、碳纖維等非導磁、非導電材料填充。
[0022]實施例2:
[0023]結(jié)合圖2說明，本實施例與實施例1的區(qū)別在于:所述交軸磁障8為沿電機徑向布置的長條形、兩端圓滑的槽，其內(nèi)部也可由環(huán)氧樹脂、碳纖維等非導磁、非導電材料填充。
[0024]實施例3:
[0025]結(jié)合圖3說明，本實施例與實施例1的區(qū)別在于:所述交軸磁障8由4行3列(m= 4，n=3)圓形槽構(gòu)成，每行各圓形槽的間距沿轉(zhuǎn)子半徑方向減小，本實施方式僅為舉例說明，圓形槽的行數(shù)和列數(shù)并非局限于此，可在兼顧轉(zhuǎn)子機械強度與減小電機交軸磁通路徑的基礎(chǔ)上靈活設計，圓形磁障的內(nèi)部也可由環(huán)氧樹脂、碳纖維等非導磁、非導電材料填充。
【主權(quán)項】
1.增磁式內(nèi)置V型可調(diào)磁通電機，包括定子鐵心(1)、電樞繞組(2)，轉(zhuǎn)子鐵心(3)和轉(zhuǎn)軸(9);轉(zhuǎn)子鐵心(3)固定在轉(zhuǎn)軸(9)上，并位于定子鐵心(I)內(nèi)部，電樞繞組(2)設置在定子鐵心⑴上； 其特征在于:還包括V型永磁體槽(4)、釹鐵硼磁極(5)、鋁鎳鈷磁極(6)、磁橋(7)和交軸磁障(8)，轉(zhuǎn)子鐵心(3)上沿周向交替均勻布置V型永磁體槽(4)和交軸磁障(8)，V型永磁體槽(4)與交軸磁障(8)均沿軸向貫穿整個轉(zhuǎn)子鐵心(3)，V型永磁體槽(4)由兩個矩形安裝槽構(gòu)成，每個矩形安裝槽中均設置一組釹鐵硼磁極(5)和鋁鎳鈷磁極(6)，釹鐵硼磁極(5)設置在V型永磁體槽(4)中部，鋁鎳鈷磁極(6)設置在V型永磁體槽(4)兩端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增磁式內(nèi)置V型可調(diào)磁通電機，其特征在于，V型永磁體槽(4)中釹鐵硼磁極(5)充磁方向垂直于其所在矩形安裝槽，且周向上所有V型永磁體槽(4)中的釹鐵硼磁極(5)充磁方向交替為N、S極，鋁鎳鈷磁極(6)充磁方向與同一矩形安裝槽內(nèi)的釹鐵硼磁極(5)充磁方向相同或相反。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增磁式內(nèi)置V型可調(diào)磁通電機，其特征在于，還包括磁橋(7)，在每個V型永磁體槽(4)兩端口處設置有磁橋(7)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增磁式內(nèi)置V型可調(diào)磁通電機，其特征在于，交軸磁障(8)為一系列沿徑向布置且分離的橢圓形槽，該系列橢圓形槽的尺寸由外向內(nèi)逐漸減小。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增磁式內(nèi)置V型可調(diào)磁通電機，其特征在于，交軸磁障(8)為沿徑向布置的長條形、兩端圓滑的槽。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增磁式內(nèi)置V型可調(diào)磁通電機，其特征在于，交軸磁障(8)為mXn個沿徑向布置的且分離的橢圓形槽陣列，每一行橢圓形槽的間距由外向內(nèi)逐漸減小。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增磁式內(nèi)置V型可調(diào)磁通電機，其特征在于，交軸磁障(8)為mXn個沿徑向布置的且分離的圓形槽陣列，每一行圓形槽的間距由外向內(nèi)逐漸減小。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增磁式內(nèi)置V型可調(diào)磁通電機，其特征在于，交軸磁障(8)的內(nèi)部由環(huán)氧樹脂或碳纖維材料填充。
【文檔編號】H02K1/27GK105914927SQ201610512174
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】鄭萍, 張書寬, 王偉男, 程路明, 劉家琦, 馬曉寧
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學