[发明专利]一种并联型混合磁材料电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机，特别是一种并联型混合磁材料电机。

背景技术

近年来，随着高性能永磁材料的发展，永磁电机取得了长足的发展。该类电机具有体积小，功率密度高，效率高的特点。但近几年稀土永磁材料的价格却在节节攀升。如何降低永磁电机的制造成本，成为了研究热点。综合国内外的文献可以看出降低稀土永磁材料的方法一般分为两种:一种是利用低价格的铁氧体代替高价格钕铁硼材料；另一种是采用混合励磁的方式，用电励磁补足永磁体励磁。 

用铁氧体材料代替钕铁硼材料是因为铁氧体材料具有以下突出优点：价格低廉，不含稀土材料；制造工艺简单；矫顽力大；克去磁能力强。文献“Alternative rotor designs for high performance brushless permanent magnet machines for hybrid electric vehicles”中（公开发表于2012年IEEE Transactions on Magnetics 48卷，2期，835-838页）在辐向电机结构成功利用铁氧体代替钕铁硼，并使得该低性能铁氧体电机特性与高性能钕铁硼电机相当。在此基础上，文献“Design and analysis of a spoke type motor with segmented pushing permanent magnet for concentrating air-gap flux density”（公开发表于2013年IEEE Transactions on Magnetics 49卷，5期，2397-2400页）通过增加铁氧体的聚磁环，使得电机内的气隙磁密增大。采用混合励磁方式的永磁电机中，励磁包括钕铁硼的永磁体励磁还包括电励磁。而相对与永磁励磁，电枢励磁作用一般比较小。所以混合励磁永磁电机中的电枢励磁是对钕铁硼永磁体励磁的一种补充和调节。

另一方面，现有的采用集中绕组的传统表贴式永磁电机反电势成梯形状，即反电势中的谐波分量比较高。高谐波含量反电势的永磁电机的输出转矩脉动也较大。为了降低表贴式永磁电机中反电势的谐波含量，文献“On the use of pulse width modulation method for the elimination of flux density harmonics in the air-gap of surface PM motors” 公开发表于2009年IEEE Transactions on Magnetics 45卷，3期，1736-1739页）将永磁体采用PWM排放，使得反电势中的谐波含量大大降低。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提出一种既具有高度正弦反电势，又能降低稀土永磁材料用量、同时使用低性能铁氧体和高性能钕铁硼的并联型混合磁材料电机。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种并联型混合磁材料电机，包括外定子、内转子和三相交流电枢，所述的三相交流电枢采用集中绕组，所述的外定子上放置有三相交流电枢，所述的内转子上表贴有高性能的钕铁硼永磁材料，所述的内转子上表嵌有低性能的铁氧体永磁材料，所述的高性能的钕铁硼永磁材料两侧表嵌有低性能的铁氧体永磁材料，所述的低性能的铁氧体永磁材料和高性能的钕铁硼永磁材料并排排列。

所述的高性能的钕铁硼永磁材料与低性能的铁氧体永磁材料的磁路是并联的。

采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：1、本发明的铁氧体和钕铁硼是表嵌和表贴于内转子上，电机转子易于加工。

2、本发明的铁氧体和钕铁硼并排排列，使得低性能的铁氧体和高性能的钕铁硼磁路并联。

3、本发明充分利用并联磁路中铁氧体和钕铁硼的性能差异，使钕铁硼产生正弦反电势的波顶部分，而铁氧体产生正弦反电势的波底部分。由于同时采用钕铁硼和铁氧体，钕铁硼的用量得到降低。这样该混合磁材料电机既获得高度正弦化的反电势，电机的造价也会降低。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是铁氧体和钕铁硼的充磁方向；

图3是铁氧体和钕铁硼磁路；

图4是传统表贴式永磁电机；

图5是反电势对比；

图6是对比反电势的谐波分析；

图中：1.外定子；2. 三相交流电枢；3.内转子；4. 高性能的钕铁硼永磁材料；5. 低性能的铁氧体永磁材料。

具体实施方式