[发明专利]一种复合励磁非晶合金轴向磁阻电机

说明书

本发明涉及一种复合励磁非晶合金轴向磁阻电机，定子铁心是由6*n个模块组合成的环形状的模块化非晶合金定子铁心，n为正整数，每个模块是由定子轭部、定子齿部和定子轭部圆周方向一侧的永磁体组成的，相邻永磁体的极性相反；所述的定子铁心侧面有6*n个定子齿，有6*n个开口槽，永磁体极数为6*n，转子位于定子齿侧，转子的转子轭部靠近定子侧有5*n个铁磁极，绕组缠绕于定子齿部上；定子和转子位于机壳内部，定子固定在机壳上，转子通过转子支架固定在电机转轴上。本发明所述的复合励磁非晶合金轴向磁阻电机，具有制造简单、损耗小、功率密度高、弱磁扩速范围广的优点。

技术领域

本发明属于轴向磁通电机领域，主要涉及一种复合励磁非晶合金轴向磁阻电机。

背景技术

非晶合金带材作为一种新型的软磁材料，具有优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高强度、高硬度与高电阻率等特性，厚度仅有0.025mm。与传统硅钢片相比，非晶合金尤其是在高频段具有非常小的铁心损耗，因此非晶合金带材非常适用于高速高频电机。传统的非晶合金轴向磁通永磁同步电机采用的都是双转子单定子的永磁结构，这种结构的电机转子表面贴有永磁体，定子两边套有电枢绕组，具有功率密度高、转矩密度大和效率高等优点。但是由于永磁材料的固有特性，非晶合金轴向磁通永磁同步电机内气隙磁场基本保持恒定，且传统的永磁结构的轴向磁通电机一般多采用表贴式磁极结构，这种结构的气隙大、电感小、凸极率基本为1，使得存在着励磁调节困难、弱磁调速范围比较窄、永磁体容易退磁等居多问题，已经成为了制约该电机发展的一个瓶颈。使得非晶合金轴向磁通永磁同步电机的应用受到了很大的约束。

为了追求电机的高功率转矩密度、高效率和磁场可以控制的效果，许多研究人员提出了采用混合励磁形式的不同种类拓扑结构来解决传统永磁同步电机磁场难以调节、不利于弱磁扩速等问题，但均仍旧存在不同程度的缺陷：

（1）中国专利CN201310301385.0提出了一种双定子盘式混合励磁电机包括两个定子、永磁体、三相集中电枢绕组、单相集中励磁绕组和转子。定子与转子同轴安装，转子放于两个定子之间。永磁体、电枢绕组和电励磁绕组都位于定子，转子上既无永磁体又无绕组，结构简单。气隙磁场由电励磁绕组产生的电励磁磁场和永磁体产生的永磁磁场共同构成，通过改变电励磁电流实现气隙磁场的调节。结构上保留了盘式磁通切换永磁电机紧凑、简单、适于高速运行的特点，无需额外增加电机体积就可以实现混合励磁功能，保证了该结构电机具有较强的转矩输出能力和较高的功率密度。但是其永磁体位于定子，拼装式定子铁心增加了工艺和装配的难度，且电励磁磁路经永磁体，增大了励磁绕组的铜耗。

（2）中国专利CN201610317337.4提出了一种混合励磁轴向磁通调制式复合结构电机，目的是为了解决现有的混合励磁电机输出转矩小的问题。所述转轴依次穿过永磁外定子、一号调磁环、内定子、二号调磁环和电励磁外定子，且永磁外定子、内定子和电励磁外定子均通过轴承与转轴转动连接，调磁环转子与转轴固定连接，永磁外定子与一号调磁环之间、一号调磁环与内定子之间、内定子与二号调磁环之间、以及二号调磁环和电励磁外定子之间均留有间隙；永磁体采用Halbach结构90°充磁方式进行充磁；一号调磁环和二号调磁环均由调磁铁块和环氧树脂非导磁材料沿圆周方向间隔排列组成。但其结构较为复杂，且Halbach结构增加了制作工艺上的难度。

（3）中国专利CN200310109497.2提出了一种可控磁场永磁盘式电机，定子组件主要由内定子铁心、外定子铁心、左电枢线圈、右电枢线圈和直流励磁线圈组成，其中，左、右电枢线圈分别嵌置在内、外定子铁心的左、右两侧，直流励磁线圈置于内定子铁心及外定子铁心之间；转子组件具有左、右两个转子组件，左(右)转子组件上相对于外定子铁心的位置间隔一个极距嵌入永磁体N极(S极)，同时，相对于内定子铁心的位置间隔一个极距嵌入永磁体S极(N极)，永磁体N极和S极错开一个极距。但是该电机直流励磁磁路部分经过永磁体，增加了励磁磁路的磁阻，励磁铜耗较大。