[发明专利]一种双端混合励磁型定子分区式磁通切换电机

说明书

本发明公开一种双端混合励磁型定子分区式磁通切换电机，外定子的定子轭部内表面沿圆周方向相互交错间隔布置电枢齿和励磁齿，电枢齿上绕有电枢绕组，励磁齿上绕有外直流励磁绕组；内定子的定子铁心上沿圆周方向均匀布置数量与电枢齿数量相等的内定子槽，每个内定子槽的内侧嵌放一块非稀土铁氧体永磁体，每个内定子槽的外侧放置内直流励磁绕组，在每两个内定子槽之间的定子铁心上嵌有一块稀土钕铁硼永磁体，稀土钕铁硼永磁体的外径与非稀土铁氧体永磁体的内径相等，稀土钕铁硼永磁体的内径与内定子槽的内径相等；本发明采用内外定子双端电励磁，实现气隙磁场的灵活控制，具有更广阔的调磁范围，保证了电机较高的转矩密度和功率密度。

技术领域

本发明涉及一种永磁电机结构，具体是一种混合励磁磁通切换永磁电机，属于电机制造领域。

背景技术

传统的永磁电机由于永磁材料的限制，其气隙磁场难以调节，难以实现电机的宽调速运行，限制了永磁电机在电动汽车、航空航天等宽调速场合的应用。混合励磁电机不仅能继承永磁电机的诸多优点，而且电机气隙磁场平滑可调。电动运行时，具有启动转矩大、调速范围广的优点；发电运行时，具有较宽的电压调节能力或宽范围变速恒压输出能力。

中国专利申请号为201510852091.6的文献中公开了一种H型铁芯混合励磁磁通切换电机，通过减少永磁体的体积为代价，增加励磁绕组，这样不可避免地降低了气隙磁密和功率密度。中国专利申请号为201510026381.5的文献中公开了一种混合励磁磁通切换电机，采用定子永磁型结构，H型铁芯和永磁体沿圆周方向交替排列，励磁绕组绕于H型铁芯的轭部导磁桥上，该电机能够保证较好的转矩密度，但由于特殊的H型结构仅能对电机进行弱磁，无法保证较为宽广的调磁范围。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有混合励磁磁通切换电机结构存在的问题，提出一种转子结构简单、混合永磁材料、定子回路双端电励磁的混合励磁型定子分区式磁通切换电机结构，具有高转矩密度、高功率密度、宽调磁范围的特点。

本发明采用的技术方案是：包括外定子、中间转子和内定子，外定子的定子轭部内表面沿圆周方向相互交错间隔布置电枢齿和励磁齿，电枢齿上绕有电枢绕组，励磁齿上绕有外直流励磁绕组；内定子的定子铁心上沿圆周方向均匀布置数量与电枢齿和励磁齿数量相等的内定子槽，每个内定子槽的内侧嵌放一块非稀土铁氧体永磁体，每个内定子槽的外侧放置内直流励磁绕组，在每两个内定子槽之间的定子铁心上嵌有一块稀土钕铁硼永磁体，稀土钕铁硼永磁体的外径与非稀土铁氧体永磁体的内径相等，稀土钕铁硼永磁体的内径与内定子槽的内径相等，内定子槽的外径与定子铁心的外径相等。

中间转子为圆环形，由相互间隔的导磁块和非导磁块沿圆周方向接合而成，导磁块与非导磁块的数量相等，等于电机的极对数。

外直流励磁绕组通正向电流时，产生的磁路与稀土钕铁硼永磁体和非稀土铁氧体永磁体产生的磁路方向相同，对电机增磁；外直流励磁绕组通反向电流时，产生的磁路与稀土钕铁硼永磁体和非稀土铁氧体永磁体产生的磁路方向相反，对电机弱磁；内直流励磁绕组通正向电流时时，产生的磁路与稀土钕铁硼永磁体的磁路方向相同，对电机增磁；内直流励磁绕组通反向电流时，产生的磁路与稀土钕铁硼永磁体的磁路方向相反，对电机弱磁。

本发明的有益效果：

（1）本发明采用了稀土钕铁硼永磁体和非稀土铁氧体永磁体混合永磁，降低了电机的制造成本；同时由于高磁能积的钕铁硼永磁体的存在，又保证了电机较高的转矩密度和功率密度。两种永磁材料的利用，保证了在一种材料失磁的情况下，另一种永磁材料仍能保持电机的平稳运行，提高了电机的可靠性。

（2）本发明中的直流励磁绕组采用内、外定子双端电励磁，通过控制励磁电流的大小和方向，可以实现气隙磁场的灵活控制。外定子一端直流励磁磁场由于特殊的磁路结构，调磁时直流励磁磁场与永磁磁场为并联磁路，减少了工作过程中的励磁损耗，增大了电机的工作效率；在两种励磁绕组共同调磁的情况下，能够使得电机具有更广阔的调磁范围。