[发明专利]具有反凸极特性的内置V型-一字型混合永磁可调磁通电机

说明书

具有反凸极特性的内置V型‑一字型混合永磁可调磁通电机，属于永磁电机领域，本发明为解决串联型可调磁通电机中存在低矫顽力永磁体磁化水平调节困难的问题。本发明方案：沿转子铁心的外圆表面均布多个交轴磁障，所述交轴磁障于每磁极下的交轴与转子铁心外圆表面的交界处内陷而成，每相邻两个内陷区域之间形成转子极；每磁极下包括一个低矫顽力永磁体和两个高矫顽力永磁体，低矫顽力永磁体设置在转子极内靠近极顶位置、且沿切向设置；两个高矫顽力永磁体对称设置于低矫顽力永磁体两侧，高矫顽力永磁体位于与内陷区域对应的转子铁心内部，不同磁极下相邻的两个高矫顽力永磁体以转子直轴为中轴线呈V字型对称排布在同一内陷区域对应的转子铁心内部。

技术领域

本发明涉及一种具有反凸极特性的内置V型-一字型混合永磁可调磁通电机转子结构，属于永磁电机领域。

背景技术

传统永磁同步电机由于其高功率因数和高功率密度等优点广泛应用与航空航天，工业控制，交通运输和家用电器等领域。但是由于其所采用的钕铁硼等高矫顽力永磁体磁化状态难以调节，电机在高速运行状态时需要采用弱磁方式来减小与电机旋转速度成正比的空载反电势，负载状态下弱磁电流会引起额外的铜耗从而降低电机效率。为了解决该问题，可以使用电枢绕组脉冲电流调节低矫顽力永磁体磁化状态的可调磁通电机应运而生，可调磁通电机按照所使用的永磁体种类数可分为单一永磁可调磁通电机和混合永磁可调磁通电机。由于低矫顽力永磁体剩磁大多低于高矫顽力永磁体，只采用了低矫顽力永磁体的单一永磁可调磁通电机功率密度低于混合永磁可调磁通电机，对于功率密度要求较高的场合难以达到要求。混合永磁可调磁通电机按照磁路形式可分为并联型和串联型，并联型可调磁通电机中低矫顽力永磁体可以正向和反向饱和充磁，电机气隙磁通调节范围较大，但是由于其磁路结构特点，其充磁难度较大，并且电机负载运行时低矫顽力永磁体易被负载电流去磁。

发明内容

本发明所提出的具有反凸极特性的内置V型-一字型混合永磁可调磁通电机，通过将高矫顽力永磁体放置成内置V型，高矫顽力永磁体体积可以进一步增大，增大功率密度同时减小调磁电流；相比于没有交轴磁障的串联型可调磁通电机充磁电流更小，解决了串联型可调磁通电机中存在低矫顽力永磁体磁化水平调节困难的问题；并且相比于并联型可调磁通电机功率密度较高，适用于多种功率密度较高场所。

本发明所述具有反凸极特性的内置V型-一字型混合永磁可调磁通电机，包括定子铁心1、电枢绕组2，转子铁心3和转轴10；转子铁心3固定在转轴10上，并位于定子铁心1内部，电枢绕组2设置在定子铁心1上；

还包括低矫顽力永磁体槽4、低矫顽力永磁体5、高矫顽力永磁体槽6、高矫顽力永磁体7、隔磁槽8和交轴磁障11；沿转子铁心3的外圆表面均布多个交轴磁障11，所述交轴磁障11于每磁极下的交轴与转子铁心3外圆表面的交界处内陷而成，每相邻两个内陷区域之间形成转子极；

每磁极下包括一个低矫顽力永磁体5和两个高矫顽力永磁体7，低矫顽力永磁体5设置在转子极内靠近极顶的位置、且沿切向设置；两个高矫顽力永磁体7对称设置于低矫顽力永磁体5两侧，高矫顽力永磁体7位于与内陷区域对应的转子铁心3内部，不同磁极下相邻的两个高矫顽力永磁体7共同设置于同一内陷区域对应的转子铁心3内部，且以转子直轴所在直径为中轴线呈V字型对称排布，V字型夹角为10～180度，最佳夹角可以根据电机电磁性能选择；

低矫顽力永磁体5设置在低矫顽力永磁体槽4内，高矫顽力永磁体7设置在高矫顽力永磁体槽6内，隔磁槽8与高矫顽力永磁体7并列设置在高矫顽力永磁体槽6内；低矫顽力永磁体槽4和高矫顽力永磁体槽6均沿轴向贯穿整个电机。

优选地，交轴磁障11径向截面的凹陷边界线为圆弧；或交轴磁障11径向截面的凹陷边界线为直线段+圆弧+直线段，边界线两端的直线段与低矫顽力永磁体槽4短边相对应；或交轴磁障11径向截面的凹陷边界线为极靴边缘+圆弧+极靴边缘，边界线两端对应转子的极靴位置。