[发明专利]一种容错型定子分割式磁通切换型记忆电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种可调磁通永磁容错电机，具体涉及一种新型的三相磁通切换型永磁记忆电机，其可以提高电机带故障运行能力和弱磁能力，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。

近几年来一种可以通过改变永磁磁化水平的可变磁通记忆电机（Variable Flux Memory Motor,VFMM）正在得到重视并取得了突破性进展，记忆电机“记忆”的概念源自电机中采用的特殊永磁体材料—铝镍钴，该材料具有剩磁密度高但矫顽力低的特点，其磁化程度能通过施加短时充磁或去磁脉冲电流而得到改变，并且新的磁密水平能被永磁材料所记忆，从而达到了有效调节气隙磁场，拓宽电机调速范围的目的。记忆电机是一种新概念电机，被认为是一种真正意义上的宽调速永磁电机，也已成为电动汽车用驱动电机领域的一个研究热点。

VFMM的概念最早由德国学者V.Ostovic于2001年的第三十六届IEEE工业应用会议上提出。基本结构记忆电机的转子由铝镍钴（AlNiCo）永磁体、非磁性夹层和转子铁心组成“三明治”结构。这种特殊结构既可做成变磁通形式又能做成变极数形式，并能够对转子上的永磁体进行反复可逆充去磁，几乎无附加励磁损耗。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。

英国纽卡斯尔大学的B.C.Mecrow课题组率先提出了容错电机的概念，即将开关磁阻电机将PMSM结合，将PMSM原来的分布绕组改为了集中绕组，并使得每一个定子槽均只含有一套绕组，使得该电机在相与相之间实现了电、磁、热方面的隔离，增强了电机系统的可靠性和容错能力，但是该电机整个永磁体安装在转子上，整机难以冷却，不适合对高速、高温的航空运行领域。

而近些年来，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

发明目的：本发明所要解决的技术问题是：提出一种具备高功率密度、强容错运行能力和磁通调节能力突出的容错型定子分割式磁通切换型记忆电机。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明所提出的一种容错型定子分割式磁通切换型记忆电机，包括定子、转子和不导磁转轴；

定子包括一端开口的定子铁心、永磁体、三相电枢绕组、脉冲绕组和定子轭；

定子铁心包括一底边和自底边竖直延伸的第一导磁铁心边和第二导磁铁心边，永磁体设置在定子轭和定子铁心的底边之间；定子铁心还包括自底边竖直延伸的且设置在两个导磁铁心边之间的容错齿，该容错齿将定子铁心内部分成两个空腔；

三相电枢集中绕组缠绕在相邻的定子铁心靠近的两条导磁铁心边上，构成电枢齿，且三相电枢集中绕组的两端分别放置在相邻定子铁心的空腔中；