[发明专利]三段式变磁路串并联可调磁通电机

说明书

三段式变磁路串并联可调磁通电机，属于永磁电机领域，本发明针对现有可调磁通电机存在的问题。本发明包括定子铁心、定子绕组、转子铁心和转轴；转子铁心固定在转轴上，并位于定子铁心内部，电枢绕组设置在定子铁心上；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、一号低矫顽力永磁体、二号低矫顽力永磁体和二号高矫顽力永磁体；转子铁心每极下设置一个V型永磁体槽和一个一字型永磁体槽，二者对称轴重合，在V型永磁体槽内靠近气隙侧对称安装一对串联的一号高矫顽力永磁体和一号低矫顽力永磁体，远离气隙侧对称安装一对二号低矫顽力永磁体，一字型永磁体槽内安装二号高矫顽力永磁体。

技术领域

本发明涉及变磁路串并联可调磁通电机的宽调速技术，属于永磁电机领域。

背景技术

传统永磁同步电机因具有功率密度高、效率高等优点，常用于新能源汽车的驱动系统，但该类电机存在永磁磁场调节困难、扩速范围有限且弱磁扩速时效率较低等缺点。针对上述问题，学者们提出了一种永磁磁场可调的可调磁通电机，这种电机可以通过施加d轴充、去磁脉冲电流改变永磁体磁化状态，从而达到扩宽电机调速范围的目的。不同于只采用一种低矫顽力永磁体的可调磁通电机，采用高矫顽力和低矫顽力永磁体组合构成电机磁极可以有效提高功率密度。并联型可调磁通电机具有去磁电流小、调磁范围宽等优点，但其高矫顽力永磁体对低矫顽力永磁体的去磁作用使得低矫顽力永磁体稳定性较差，电机所需充磁电流较大，会增大电机驱动器的负担；串联型可调磁通电机的磁极稳定性较好，但也存在难以改变低矫顽力永磁体磁化状态、调速范围较小等问题。

因此，针对以上不足，需要提供一种在磁路上同时具有串联和并联关系的结构，可以综合串联和并联结构可调磁通电机的优点，利用串并联结构以兼顾永磁体工作点稳定性和磁化状态调节范围，尤其是能提供优秀的串、并联方案，以实现稳定性高、电机调磁范围宽的目的。

发明内容

针对现有可调磁通电机存在的问题，本发明提供一种三段式变磁路串并联可调磁通电机。通过将磁极分为具有不同磁路结构的三段，使电机具有变磁路结构特点，电机磁极在正向磁化状态下，一字型永磁体槽内的高矫顽力永磁体对低矫顽力永磁体主要起到正向磁化作用，可提高电机磁极稳定性；电机磁极在反向磁化状态下，一字型永磁体槽内的高矫顽力永磁体的磁通路径发生变化，经由其与低矫顽力永磁体间的铁心以及低矫顽力永磁体短路，保证了电机较宽的调磁范围。

本发明所述三段式变磁路串并联可调磁通电机，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；

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；