[发明专利]一种轴向磁场定子分割式磁通切换型记忆电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种可调磁通永磁电机，具体来说，涉及一种轴向磁场定子分割式磁通切换型记忆电机。

背景技术

在电机领域中，普通永磁同步电机（PMSM）由于普通永磁材料（如钕铁硼）的固有特性，电机内的气隙磁场基本保持恒定，作为电动运行时调速范围十分有限，在诸如电动汽车，航空航天等宽调速直驱场合的应用受到一定限制，故以实现永磁电机的气隙磁场的有效调节为目标的可调磁通永磁电机一直是电机研究领域的热点和难点。永磁记忆电机（以下简称“记忆电机”）是一种新型的磁通可控型永磁电机，它采用低矫顽力铝镍钴永磁体，通过定子绕组或者直流脉冲绕组产生周向磁场，从而改变永磁体磁化强度对气隙磁场进行调节，同时永磁体的磁密水平具有被永磁体记忆的特点。

传统的记忆电机由克罗地亚裔德国电机学者奥斯托维奇（Ostovic）教授在2001年提出。这种拓扑结构的记忆电机由写极式电机发展而来，转子由铝镍钴永磁体、非磁性夹层和转子铁心组成三明治结构。这种特殊结构能够随时对永磁体进行在线反复不可逆充去磁，同时减小交轴电枢反应对气隙磁场的影响。

然而，这种基本结构的记忆电机的转子结构存在着不足。由于采用了AlNiCo永磁体，为了获足够的磁通，就必须采用足够厚度的材料。而在上述的切向式结构下，不易实现；同时，转子必须做隔磁处理，而且整个转子由多个部分紧固在轴上，降低了机械可靠性；最后，在需要宽调速的场合，如机床和电动汽车中，采用上述结构的永磁气隙主磁通不高，电机力能指标也不能让人满意。

近些年来，一种新型的定子永磁型电机—磁通切换永磁（SwitchedFluxPermanentMagnet，以下简称SFPM）电机由于其卓越的性能受到国内外学者广泛关注。SFPM电机具有高功率密度、效率高、空载磁链双极性、空载感应电动势的正弦度极高等优点，与转子永磁型电机相比，SFPM电机还具有安装简单、散热性良好、转动惯量小、适于高速运行等优点。在永磁同步电机领域，SFPM电机已经逐渐取代传统的内置式和表贴式永磁电机，在航空等领域具有更大的工业价值。

然而，传统SFPM电机转子铁心存在着磁滞损耗和涡流损耗，而且气隙磁场由永磁体励磁产生，难以调节，限制了其在电动汽车宽调速驱动场合的应用；其次还存在漏磁问题，永磁体利用率不高，导致电磁兼容问题。

法国学者伊曼纽尔.黄（E.Hoang）提出了混合励磁磁通切换永磁（HybridExcitation SwitchedFluxPermanentMagnet，以下简称HESFPM）电机。其特征为：实现了气隙磁场的可调节性，提高了永磁体利用率和功率密度，齿槽转矩小等优点；该电机励磁磁势和永磁磁势并联，使得其弱磁能力十分突出。但是，这种电机同时存在两个磁势源，两者磁通容易相互耦合、相互影响，增大了电磁特性的复杂性，且存在增大励磁损耗、励磁电流控制系统实现难度大等弱点。

另一方面，轴向磁场电机由于其高转矩密度和高效率特别适合有大转矩需求的直驱场合的新能源领域，但是传统轴向电机无槽解雇其磁负荷小，且永磁体均安装在转子上，不易冷却，且容易产生较大的涡流损耗，制约了电机性能的进一步提高。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是：提供一种轴向磁场定子分割式磁通切换型记忆电机，该永磁记忆电机可以提高电机的功率密度和转矩密度，并拓宽转速运行范围，实现空载气隙磁场可调。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种轴向磁场定子分割式磁通切换型记忆电机，该记忆电机包括第一转子、第二转子、设置在第一转子和第二转子之间的定子、用于将定子、第一转子和第二转子的同轴安装的安装轴；

定子包括定子铁心、若干永磁体、三相电枢绕组和单相脉冲绕组，定子铁心包括结构相同且同轴相对设置的第一定子铁心和第二定子铁心；

定子铁心包括定子轭、自定子轭分别向第一转子和第二转子中心方向凸出的定子齿，定子铁心由若干独立的定子铁心块环绕构成；

永磁体嵌在轴向对称的第一定子铁心和第二定子铁心之间，且永磁体沿定子铁心的中心为圆心的半径方向均匀分布，永磁体个数与定子铁心片的数量相等；永磁体轴向充磁，且相邻的两个永磁体的充磁方向相反；

三相电枢绕组跨绕在相邻的定子齿上，脉冲绕组匝绕在永磁体上；

第一转子和第二转子采用结构相同的盘式结构，每个转子包括带有通孔的转子轭和凸极转子铁心，凸极转子铁心沿转子半径径向均匀分布并固定嵌在转子轭的内表面；