[发明专利]三段式变磁路串并联可调磁通电机

权利要求书

1.三段式变磁路串并联可调磁通电机，其特征在于，包括定子铁心(1)、定子绕组(2)、转子铁心(3)和转轴(4)；转子铁心(3)固定在转轴(4)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；

其特征在于，还包括串并联可调磁极，所述串并联可调磁极包括一号高矫顽力永磁体(7)、一号低矫顽力永磁体(8)、二号低矫顽力永磁体(9)和二号高矫顽力永磁体(10)；

转子铁心(3)每极下设置一个V型永磁体槽(5)和一个一字型永磁体槽(6)，V型永磁体槽(5)面向气隙侧的开口中设置一字型永磁体槽(6)，V型永磁体槽(5)和一字型永磁体槽(6)均沿轴向贯穿整个电机，且二者对称轴重合，在V型永磁体槽(5)内靠近气隙侧对称安装一对串联的一号高矫顽力永磁体(7)和一号低矫顽力永磁体(8)，远离气隙侧对称安装一对二号低矫顽力永磁体(9)，一字型永磁体槽(6)内安装二号高矫顽力永磁体(10)；

电机磁极在正向磁化状态下，二号高矫顽力永磁体(10)与二号低矫顽力永磁体(9)的磁路串联，二号低矫顽力永磁体(9)始终受到二号高矫顽力永磁体(10)的正向磁化作用，同时一号高矫顽力永磁体(7)和一号低矫顽力永磁体(8)也呈串联关系，磁极整体稳定性较高；

限定二号高矫顽力永磁体(10)和二号低矫顽力永磁体(9)的尺寸满足关系式：

b_m1B_rHW_m1≥2·b_m2B_rLW_m2

以保证二号高矫顽力永磁体(10)对二号低矫顽力永磁体(9)起到足够的正向磁化作用；

式中：B_rH为二号高矫顽力永磁体(10)在工作温度下的剩磁，B_rL为二号低矫顽力永磁体(9)在工作温度下的剩磁，b_m1为二号高矫顽力永磁体(10)工作点的磁密，b_m2为二号低矫顽力永磁体(9)工作点的磁密，W_m1为二号高矫顽力永磁体(10)的宽度，W_m2为二号低矫顽力永磁体(9)的宽度；

同时限定V型永磁体槽(5)和一字型永磁体槽(6)之间铁心的最小宽度应满足关系式：

B_satW_{c_min}≤b_m2B_rLW_m2

以避免二号高矫顽力永磁体(10)的磁通在电机正向磁化状态下经V型永磁体槽(5)和一字型永磁体槽(6)之间的铁心短路；

式中：B_sat为转子铁心所用材料的饱和磁密，W_{c_min}为V型永磁体槽(5)和一字型永磁体槽(6)之间铁心的最小宽度；

电机磁极在反向磁化状态下，二号低矫顽力永磁体(9)被反向磁化，此时二号高矫顽力永磁体(10)的部分磁通经过其与二号低矫顽力永磁体(9)之间铁心短路，另一部分磁通则经过反向磁化的二号低矫顽力永磁体(9)短路，此时二号高矫顽力永磁体(10)与二号低矫顽力永磁体(9)在磁路上为并联关系，同时一号高矫顽力永磁体(7)和一号低矫顽力永磁体(8)的部分磁通被二号低矫顽力永磁体(9)短路，电机磁极的磁路结构发生改变，此时磁极进入气隙的磁通显著降低，实现电机气隙磁场的调节。

2.根据权利要求1所述三段式变磁路串并联可调磁通电机，其特征在于，一号高矫顽力永磁体(7)、二号高矫顽力永磁体(10)分别垂直于永磁体宽度方向充磁，且相邻一对极的高矫顽力永磁体充磁方向相反；一号低矫顽力永磁体(8)、二号低矫顽力永磁体(9)分别垂直于永磁体宽度方向充磁，且相邻一对极的低矫顽力永磁体充磁方向相反，在同一极下，高、低矫顽力永磁体同为N极或S极。

3.根据权利要求1所述三段式变磁路串并联可调磁通电机，其特征在于，一号高矫顽力永磁体(7)、二号高矫顽力永磁体(10)采用矫顽力大于800kA/m的永磁材料；一号低矫顽力永磁体(8)、二号低矫顽力永磁体(9)采用矫顽力小于250kA/m的永磁材料。

4.根据权利要求1所述三段式变磁路串并联可调磁通电机，其特征在于，一号高矫顽力永磁体(7)、二号高矫顽力永磁体(10)均为整块永磁体，或沿轴向由多块永磁体构成。