增磁式內置U型可調磁通電機制造技術

增磁式內置U型可調磁通電機，屬于永磁電機領域，本發明專利技術為解決弱磁式可調磁通電機在高負載運行時易發生鋁鎳鈷永磁不可控退磁的問題。本發明專利技術包括定子鐵心、電樞繞組，轉子鐵心、轉軸、p個U型永磁體槽、p個釹鐵硼磁極、2p個鋁鎳鈷磁極和p個交軸磁障，p為偶數，轉子鐵心上沿電機周向交替均勻布置p個U型永磁體槽和p個交軸磁障，U型永磁體槽與交軸磁障均沿軸向貫穿整個轉子鐵心，U型永磁體槽開口朝向定子鐵心，每個U型永磁體槽由兩個U型支路矩形槽與一個底部矩形槽連通構成，每個U型永磁體槽中均設置一塊釹鐵硼磁極和兩塊鋁鎳鈷磁極，釹鐵硼磁極設置在U型永磁體槽的底部矩形槽中，鋁鎳鈷磁極設置在U型永磁體槽兩側U型支路矩形槽中。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于永磁電機領域。
技術介紹
為了克服傳統稀土永磁電機在弱磁擴速運行時，電樞電流直軸分量增加、交軸分量減小帶來的銅損耗升高、電機電磁轉矩下降較快等問題，一種采用低矯頑力鋁鎳鈷永磁的可調磁通記憶電機應運而生，電機運行時通過施加直軸充、去磁脈沖電流調節永磁電機的氣隙磁通密度，從而擴大電機的調速范圍。然而，該類電機在設計時往往交軸電抗Lq大于直軸電抗Ld，電機在高負載運行時，需要負的直軸電流分量產生磁阻轉矩從而增加電機的輸出能力，由于負的直軸電流分量為去磁性質，因此該類電機被稱為弱磁式內置永磁電機，該去磁性質的直軸電流分量易造成低矯頑力鋁鎳鈷永磁的不可控退磁，同時，較大的Lq造成較強的交軸電樞反應，這進一步造成磁路飽和、磁阻升高、永磁體工作點降低，這同樣會使低矯頑力鋁鎳鈷永磁在電機高負載運行時發生不可控退磁，鋁鎳鈷永磁的這種不可控退磁增加了在線準確調節其磁化強度的難度。
技術實現思路
本專利技術目的是為了解決弱磁式可調磁通電機在高負載運行時易發生鋁鎳鈷永磁不可控退磁的問題，同時降低在線準確調節鋁鎳鈷永磁磁化強度的難度，提供了一種同時采用鋁鎳鈷永磁和釹鐵硼永磁、內置U型磁極、交軸電抗Lq小于直軸電抗Ld，即增磁式可調磁通電機。本專利技術的技術方案為：所述增磁式內置U型可調磁通電機，包括定子鐵心、電樞繞組，轉子鐵心和轉軸；轉子鐵心固定在轉軸上，并位于定子鐵心內部，電樞繞組設置在定子鐵心上；還包括p個U型永磁體槽、p個釹鐵硼磁極、2p個鋁鎳鈷磁極和p個交軸磁障，p為偶數，轉子鐵心上沿電機周向交替均勻布置p個U型永磁體槽和p個交軸磁障，U型永磁體槽與交軸磁障均沿軸向貫穿整個轉子鐵心，U型永磁體槽開口朝向定子鐵心，每個U型永磁體槽由兩個U型支路矩形槽與一個底部矩形槽連通構成，每個U型永磁體槽中均設置一塊釹鐵硼磁極和兩塊鋁鎳鈷磁極，釹鐵硼磁極設置在U型永磁體槽的底部矩形槽中，鋁鎳鈷磁極設置在U型永磁體槽兩側U型支路矩形槽中。優選的，交軸磁障按以下四種方案中的任意一種進行設計：交軸磁障為一系列沿徑向布置且分離的橢圓形槽，該系列橢圓形槽的尺寸由外向內逐漸減小。交軸磁障為沿徑向布置的長條形、兩端圓滑的槽。交軸磁障為m×n個沿徑向布置的且分離的橢圓形槽陣列，每一行橢圓形槽的間距由外向內逐漸減小，m,n為正整數。交軸磁障為m×n個沿徑向布置的且分離的圓形槽陣列，每一行圓形槽的間距由外向內逐漸減小。優選的方案為：釹鐵硼磁極充磁方向垂直于底部矩形槽，且其充磁方向沿電機周向交替為N、S極，鋁鎳鈷磁極充磁方向同時朝向U型永磁體槽內部或U型永磁體槽外部。優選的方案為：還包括2p個磁橋，在每個U型永磁體槽兩端口處均設置有磁橋。本專利技術的優點：在傳統可調磁通電機的基礎上，本專利技術在電機交軸磁路上設置了一系列磁障，使電機的交軸電抗小于直軸電抗，因此該類電機由正的電樞電流直軸分量產生磁阻轉矩，這降低了鋁鎳鈷永磁不可控退磁的風險；同時，電機交軸電抗較小，交軸電樞反應不易使磁路飽和，這進一步降低了鋁鎳鈷永磁不可控退磁的可能性，對于采用低矯頑力鋁鎳鈷永磁的可調磁通電機，保證鋁鎳鈷永磁磁化程度的穩定可控性是至關重要的；此外，本專利技術所述電機同時采用釹鐵硼永磁與鋁鎳鈷永磁，彌補了鋁鎳鈷永磁剩磁較低的不足，可以通過直軸充、去磁脈沖電流來改變鋁鎳鈷永磁的磁化狀態，從而達到改變氣隙磁通，擴大電機調速范圍的目的。附圖說明圖1是實施例1所述增磁式內置U型可調磁通電機結構示意圖；圖2是實施例2所述增磁式內置U型可調磁通電機結構示意圖；圖3是實施例3所述增磁式內置U型可調磁通電機結構示意圖。1—定子鐵心；2—電樞繞組；3—轉子鐵心；4—U型永磁體槽；5—釹鐵硼磁極；6—鋁鎳鈷磁極；7—磁橋；8—交軸磁障；9—轉軸。具體實施方式具體實施方式一：下面結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述增磁式內置U型可調磁通電機包括定子鐵心1、電樞繞組2，轉子鐵心3和轉軸9；轉子鐵心3固定在轉軸9上，并位于定子鐵心1內部，電樞繞組2設置在定子鐵心1上；還包括p個U型永磁體槽4、p個釹鐵硼磁極5、2p個鋁鎳鈷磁極6和p個交軸磁障8，p為偶數，轉子鐵心3上沿電機周向交替均勻布置p個U型永磁體槽4和p個交軸磁障8，U型永磁體槽4與交軸磁障8均沿軸向貫穿整個轉子鐵心3，U型永磁體槽4開口朝向定子鐵心1，每個U型永磁體槽4由兩個U型支路矩形槽與一個底部矩形槽連通構成，每個U型永磁體槽4中均設置一塊釹鐵硼磁極5和兩塊鋁鎳鈷磁極6，釹鐵硼磁極5設置在U型永磁體槽4的底部矩形槽中，鋁鎳鈷磁極6設置在U型永磁體槽4兩側U型支路矩形槽中。釹鐵硼磁極5充磁方向垂直于底部矩形槽，為徑向充磁，且其充磁方向沿電機周向交替為N、S極，鋁鎳鈷磁極6充磁方向受到電樞直軸充、去磁脈沖電流的控制，在電機運行過程中，同一U型永磁體槽內的鋁鎳鈷磁極6其充磁方向可能同時朝向U型永磁體槽4內部或U型永磁體槽4外部。U型永磁體槽4兩側具有尺寸合適的磁橋7，磁橋7長度和寬度需同時兼顧限制永磁磁極漏磁和保障轉子機械強度。在電機交軸方向，即兩個相鄰U型永磁體槽4中間，設置一系列可縮小交軸磁通路徑、降低交軸電抗的交軸磁障8，其形式包括沿徑向的長條形槽或一系列沿徑向布置，且分離的橢圓形槽等多種形式，為保障轉子機械強度，交軸磁障8內可由環氧樹脂、碳纖維等非導磁、非導電材料填充。下面給出三種具體實施例。實施例1：結合圖1說明本實施方式，增磁式內置U型可調磁通電機包括定子、轉子和轉軸，本專利技術所述定子包括定子鐵心1和電樞繞組2，電樞繞組2布置在定子鐵心槽中，轉軸9由鑄鋼件制成，定子和轉軸9與常規永磁同步電機相同；轉子包括U型永磁體槽4、釹鐵硼磁極5、鋁鎳鈷磁極6、磁橋7和交軸磁障8，轉子沿周向交替均勻布置U型永磁體槽4和交軸磁障8，U型永磁體槽4與交軸磁障8均沿軸向貫穿整個電機，U型永磁體槽開口朝向定子，每個U型永磁體槽4由兩個兩側矩形槽與一個底部矩形槽構成，每個U型永磁體槽4中均設置一塊釹鐵硼磁極5和兩塊鋁鎳鈷磁極6，釹鐵硼磁極5設置在U型永磁體槽4底部，鋁鎳鈷磁極6設置在U型永磁體槽4兩側。釹鐵硼磁極5充磁方向垂直于底部矩形槽，且其充磁方向沿電機周向交替為N、S極，鋁鎳鈷磁極6充磁方向受到電樞直軸充、去磁脈沖電流的控制，在電機運行過程中，同一U型永磁體槽內的鋁鎳鈷磁極6其充磁方向可能同時朝向U型永磁體槽4內部或U型永磁體槽4外部。U型永磁體
槽4兩側具有尺寸合適的磁橋7，磁橋長度和磁橋寬度需同時兼顧限制永磁磁極漏磁和保障轉子機械強度。在電機交軸方向，即兩個相鄰一字型永磁體槽4中間，設置一系列可縮小交軸磁通路徑、降低交軸電抗的交軸磁障8，每組交軸磁障8為一系列沿電機徑向布置，且分離的橢圓形槽，橢圓形槽的尺寸沿轉子半徑方向減小，其內部可由環氧樹脂、碳纖維等非導磁、非導電材料填充。實施例2：結合圖2說明，本實施例與實施例1的區別在于：所述交軸磁障8為沿電機徑向布置的長條形、兩端圓滑的槽，其內部也可由環氧樹脂、碳纖維等非導磁、非導電材料填充。實施例3：結合圖3說明，本實施例與實施例1的區別在于：所述交軸磁障8由4行3列(m＝4,n＝3)圓形槽構成，每行各圓形槽的間距沿轉子半徑方向減小，本實施方式僅為舉例說明，圓形槽的行數和列數并非局限于此本文檔來自技高網...

【技術保護點】
增磁式內置U型可調磁通電機，包括定子鐵心(1)、電樞繞組(2)，轉子鐵心(3)和轉軸(9)；轉子鐵心(3)固定在轉軸(9)上，并位于定子鐵心(1)內部，電樞繞組(2)設置在定子鐵心(1)上；其特征在于：還包括p個U型永磁體槽(4)、p個釹鐵硼磁極(5)、2p個鋁鎳鈷磁極(6)和p個交軸磁障(8)，p為偶數，轉子鐵心(3)上沿電機周向交替均勻布置p個U型永磁體槽(4)和p個交軸磁障(8)，U型永磁體槽(4)與交軸磁障(8)均沿軸向貫穿整個轉子鐵心(3)，U型永磁體槽(4)開口朝向定子鐵心(1)，每個U型永磁體槽(4)由兩個U型支路矩形槽與一個底部矩形槽連通構成，每個U型永磁體槽(4)中均設置一塊釹鐵硼磁極(5)和兩塊鋁鎳鈷磁極(6)，釹鐵硼磁極(5)設置在U型永磁體槽(4)的底部矩形槽中，鋁鎳鈷磁極(6)設置在U型永磁體槽(4)兩側U型支路矩形槽中。

【技術特征摘要】
1.增磁式內置U型可調磁通電機，包括定子鐵心(1)、電樞繞組(2)，轉子鐵心(3)和轉軸(9)；轉子鐵心(3)固定在轉軸(9)上，并位于定子鐵心(1)內部，電樞繞組(2)設置在定子鐵心(1)上；其特征在于：還包括p個U型永磁體槽(4)、p個釹鐵硼磁極(5)、2p個鋁鎳鈷磁極(6)和p個交軸磁障(8)，p為偶數，轉子鐵心(3)上沿電機周向交替均勻布置p個U型永磁體槽(4)和p個交軸磁障(8)，U型永磁體槽(4)與交軸磁障(8)均沿軸向貫穿整個轉子鐵心(3)，U型永磁體槽(4)開口朝向定子鐵心(1)，每個U型永磁體槽(4)由兩個U型支路矩形槽與一個底部矩形槽連通構成，每個U型永磁體槽(4)中均設置一塊釹鐵硼磁極(5)和兩塊鋁鎳鈷磁極(6)，釹鐵硼磁極(5)設置在U型永磁體槽(4)的底部矩形槽中，鋁鎳鈷磁極(6)設置在U型永磁體槽(4)兩側U型支路矩形槽中。2.根據權利要求1所述的增磁式內置U型可調磁通電機，其特征在于，釹鐵硼磁極(5)充磁方向垂直于底部矩形槽，且其充磁方向沿電機周向交替為N、S極，鋁鎳鈷磁極(6)充磁...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭萍，張書寬，隋義，王偉男，王明嶠，田孟嬌，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23