[发明专利]一种多齿磁通切换型永磁记忆电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种可调磁通永磁电机，具体涉及一种新型的磁通切换型永磁记忆电机，其可以提高电机弱磁能力，适用于宽调速运行场合，属于电机制造技术领域。

背景技术

在电机领域中，普通永磁同步电机(PMSM)由于普通永磁材料(如钕铁硼)的固有特性，电机内的气隙磁场基本保持恒定，作为电动运行时调速范围十分有限，在诸如电动汽车，航空航天等宽调速直驱场合的应用受到一定限制，故以实现永磁电机的气隙磁场的有效调节为目标的可调磁通永磁电机一直是电机研究领域的热点和难点。永磁记忆电机(以下简称“记忆电机”)是一种新型的磁通可控型永磁电机，它采用低矫顽力铝镍钴永磁体，通过定子绕组或者直流脉冲绕组产生周向磁场，从而改变永磁体磁化强度对气隙磁场进行调节，同时永磁体的磁密水平具有被永磁体记忆的特点。

传统的记忆电机由克罗地亚裔德国电机学者奥斯托维奇(Ostovic)教授在2001年提出。这种拓扑结构的记忆电机由写极式电机发展而来，转子由铝镍钴永磁体、非磁性夹层和转子铁心组成三明治结构。这种特殊结构能够随时对永磁体进行在线反复不可逆充去磁，同时减小交轴电枢反应对气隙磁场的影响。

然而，这种基本结构的记忆电机的转子结构存在着不足。由于采用了AlNiCo永磁体，为了获足够的磁通，就必须采用足够厚度的材料。而在上述的切向式结构下，不易实现；同时，转子必须做隔磁处理，而且整个转子由多个部分紧固在轴上，降低了机械可靠性；最后，在需要宽调速的场合，如机床和电动汽车中，采用上述结构的永磁气隙主磁通不高，电机力能指标也不能让人满意。

近些年来，一种新型的定子永磁型电机-磁通切换永磁(Switched Flux Permanent Magnet，以下简称SFPM)电机由于其卓越的性能受到国内外学者广泛关注。SFPM电机具有高功率密度、效率高、空载磁链双极性、空载感应电动势的正弦度极高和结构简单可靠性高等优点。在永磁同步电机领域，SFPM电机已经逐渐取代传统的内置式和表贴式永磁电机，在航空等领域具有更大的工业价值。

然而，传统SFPM电机转子铁心存在着磁滞损耗和涡流损耗，而且气隙磁场由永磁体励磁产生，难以调节，限制了其在电动汽车宽调速驱动场合的应用；其次还存在漏磁问题，永磁体利用率不高，导致电磁兼容问题。

法国学者伊曼纽尔.黄(E.Hoang)提出了混合励磁磁通切换永磁(Hybrid Excitation Switched Flux Permanent Magnet，以下简称HESFPM)电机。其特征为：实现了气隙磁场的可调节性，提高了永磁体利用率和功率密度，齿槽转矩小等优点；该电机励磁磁势和永磁磁势并联，使得其弱磁能力十分突出。但是，这种电机同时存在两个磁势源，两者磁通容易相互耦合、相互影响，增大了电磁特性的复杂性，且存在增大励磁损耗、励磁电流控制系统实现难度大等弱点。

发明内容

技术问题：发明所要解决的技术问题是：提出一种高功率密度和气隙磁通可调性突出的多齿磁通切换型永磁记忆电机(Multi-tooth Switched Flux Memory Machine)。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明公开了一种多齿磁通切换型永磁记忆电机，包括机壳、收容在机壳内的定子、转子和不导磁转轴，定子设在转子外部；转子固定于不导磁转轴上，为凸极式；

定子包括定子铁心、永磁体、三相电枢绕组和脉冲绕组；定子铁心包括若干定子轭和自定子轭向定子铁心中心方向突出的定子极；

三相电枢集中绕组缠绕在定子极上；

永磁体嵌入在定子极内，在永磁体与不导磁转轴之间设有空腔，脉冲绕组设置在该空腔内；脉冲绕组和机壳间设有导磁桥。

优选的，定子铁心的形状为“V”型，材料为硅钢片。

优选的，定子极包括定子极主体部和自定子极主体部向内延伸的若干电枢齿；

其中，第二电枢齿由永磁体和“V”型定子硅钢片的定子极主体部的导磁铁芯边构成，第二电枢齿两侧分别设有独立的第一电枢齿。

优选的，脉冲绕组均为集中绕组，脉冲绕组缠绕在定子铁心的定子轭上，脉冲绕组依次首尾串联形成单相脉冲绕组，脉冲电流方向形成交替分布。

优选的，所述永磁体为梯形结构的铝镍钴永磁材料，永磁体沿圆周切向充磁、N极和S极交替排列，并且形状为梯形结构。

优选的，所述空腔为倒梯形结构，并且两底角成平滑圆角状。