[实用新型]一种轴向磁场定子分割式永磁电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机制造技术领域，具体说是一种轴向磁场定子分割式永磁电机。

背景技术

随着稀土永磁材料性能的不断提高，永磁电机由于其高效率、高功率密度、结构简单等优点，在航空、航天和汽车等领域获得了广泛的应用。在各种各样的永磁电机中，轴向磁场永磁电机，又称为盘式电机，不仅具有轴向尺寸短、体积小、结构紧凑等特点，而且由于其高转矩密度和高效率，在很多特殊应用场合具有明显优越性，已经成为研究的热点，主要应用于运动控制，特别适用于轴向尺寸要求较小且有大转矩需求的直驱场合，如电动汽车轮毂电机。

作为驱动用的永磁同步电机，希望电机工作在低速恒转矩区时的气隙磁场足够高，有较高的力能指标；而电机工作在高速恒功率区时，应能使气隙磁场削弱地足够低，使电机有较宽的调速范围。常规的轴向磁场永磁同步电机由于钕铁硼等永磁材料的固有特性，电机内气隙磁场基本保持恒定，限制了其在诸如电动汽车等宽调速直驱场合的应用。目前人们为了保持永磁电机在较宽速度范围内恒功率运行，纷纷采用弱磁扩速技术来扩大永磁电机在高速状态下的输出功率。现有技术中对永磁电机实现弱磁控制的方案主要有两种，一是通过控制器调节电枢电流，利用电枢绕组中直轴电流分量产生的去磁磁势去抵消一部分永磁体产生的励磁磁势，从而达到削弱主磁通的目的；二是采用混合励磁方案，即在传统永磁电机的基础上再增加一个直流励磁线圈，在基速以上此直流线圈产生的磁动势作为去磁磁势，来达到削弱磁通的目的。上述方案虽然能达到削弱磁通的目的，但是需要增加控制器或直流励磁线圈，会引起铜耗的增加，进而导致系统在高速区效率降低，并且可能会引起永磁体不可逆退磁。

因此，如何实现永磁电机的气隙磁场可调成为近年来电机领域的一个研究热点，一种通过改变永磁体磁化水平来实现气隙磁场调节，被称为真正意义上的可变磁通永磁电机。该类电机采用高剩磁、低矫顽力的永磁材料--铝镍钴，利用直流脉冲绕组电流或三相定子绕组电流产生的直轴电枢磁动势来控制其磁化强度，并且其磁化水平能被记忆住，从而实现气隙永磁磁场的灵活调节，在不牺牲电机其他性能指标前提下，实现了宽调速范围运行。

东南大学林鹤云等提出了一种轴向磁场定子分割式磁通切换型记忆电机，该电机虽能通过脉冲励磁绕组上施加不同电流，实现电机气隙磁场可调，但该电机仅采用了矫顽力相对较低的铝镍钴永磁体，电机的最大气隙磁通很难达到钕铁硼永磁电机的水平，电机力能指标不尽如人意；或者为了获得足够的磁通，必须采用较厚的永磁材料，而且增磁和去磁磁通又通过电机的气隙，这就导致所需的调磁脉冲磁动势较大，增大了绕组容量。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种轴向磁场定子分割式永磁电机。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种轴向磁场定子分割式永磁电机，包括定子、转子、三相电枢绕组和脉冲励磁绕组，所述转子有2个，分别同轴设置于所述定子两侧，定子与两侧的转子同轴安装在安装轴上，所述定子由一组H型单元定子铁心环绕拼接构成，相邻的H型单元定子铁心之间夹设有铝镍钴永磁体；所述H型单元定子铁心的伸出部为定子齿，所述三相电枢绕组有2套，分别匝绕于所述定子侧的定子齿上，所述脉冲励磁绕组首尾串联匝绕于所述铝镍钴永磁体上；所述转子包括转子盘和钕铁硼永磁体，所述钕铁硼永磁体为扇形条状，每个所述转子盘径向粘贴有一组轴向充磁、N极S极相间的的钕铁硼永磁体。使用时，通过控制脉冲励磁绕组的脉冲电流大小和方向来调整铝镍钴永磁体的磁化状态，从而控制了永磁电机气隙合成磁场的强弱。

本实用新型进一步的设计方案中，上述三相电枢绕组的单元绕圈匝绕于相邻两个所述H型单元定子铁心的相邻的定子齿上，构成一个定子极，所述转子盘上单个钕铁硼永磁体构成一个转子极，定子极数与转子极数之比为6:5，所述定子上的2套所述三相电枢绕组镜像对称。

本实用新型进一步的设计方案中，上述定子与转子的转子盘为导磁材料硅钢片制成。

本实用新型进一步的设计方案中，上述定子的铝镍钴永磁体切向充磁，相邻的铝镍钴永磁体磁化方向相反。

本实用新型进一步的设计方案中，上述三相电枢绕组和脉冲励磁绕组均采用集中绕组型式。

本实用新型进一步的设计方案中，上述钕铁硼永磁体通过厌氧胶粘贴于所述转子盘表面。扇形钕铁硼永磁体呈放射状均匀粘贴在转子盘上。