[发明专利]一种E形定子铁心磁通切换型混合永磁记忆电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种E形定子铁心磁通切换型混合永磁记忆电机，属于可调磁通永磁电机领域。

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。由于永磁体处于转子，电枢绕组同时具备能量转换和磁场调节功能，因此在线调磁难度大大增加；其次，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，在需要宽调速驱动电机的场合，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。因此许多拓扑结构的混合永磁式内置式永磁记忆电机提出，但是由于转子永磁以及铁心的磁路饱和将造成高速区电机温升和铁心损耗增大，效率受到极大影响。设有两种不同材料的永磁共同励磁，其中钕铁硼永磁提供气隙主磁场，而“V”形聚磁式铝镍钴永磁起到磁场调节器的作用。然而，转子永磁式混合永磁结构存在高速涡流损耗和高温升等问题，而且在高负载运行区域，其低矫顽力永磁去磁严重，使得磁阻转矩严重降低，影响了整机的转矩密度。

近些年来，一种新型的定子永磁型电机—磁通切换永磁(Switched Flux Permanent Magnet，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和结构简单可靠性高等优点。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。

法国学者提出的混合励磁磁通切换永磁电机实现了气隙磁场的可调节性，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。

专利CN200910196558.0公开了一种双凸极记忆电机，第一次将“记忆电机“的概念融入定子永磁型电机中以实现高效的在线调磁，但是该电机只采用低矫顽力的铝镍钴永磁，且由于双凸极运行机理，电机具有磁链的单极性和接近梯形波的反电势，使得电机的转矩密度和转矩脉动较大，工业应用性较差，此外，该电机的电枢槽面积较之脉冲绕组槽较小，大大降低了电机的功率密度和力能表现。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高转矩密度、磁隔离能力强、高容错运行能力和在线调磁效率突出的E形定子铁心磁通切换型混合永磁记忆电机。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种E形定子铁心磁通切换型混合永磁记忆电机，包括定子(1)、与定子相适配的三相电枢集中绕组(5)和脉冲调磁绕组(6)、凸极转子(2)、不导磁转轴(9)；所述定子(1)设在转子(2)外部，转子(2)固定于不导磁转轴(9)上且为凸极式；