[发明专利]一种串并联磁路混合磁极型记忆电机

说明书

本发明公开了一种串并联磁路混合磁极型记忆电机，包括定子、电枢绕组、混合永磁转子和转轴，所述电枢绕组设置在所述定子上，所述混合永磁转子设置在所述定子内侧，所述转轴设置在所述混合永磁转子内侧，所述混合永磁转子的转子铁心上设有若干对磁极，每对磁极的N极处设置由一个径向充磁的第一永磁体和两个相邻切向充磁的第二永磁体构成的U形永磁结构，S极处设置有一个径向充磁的第三永磁体，所述第一永磁体靠转轴放置，所述第三永磁体靠气隙侧放置，所述第一永磁体和第三永磁体的矫顽力大于第二永磁体的矫顽力。本发明可以拓宽电机调磁范围，同时保证永磁工作点稳定。

技术领域

本发明涉及记忆电机，尤其涉及一种串并联磁路混合磁极型记忆电机。

背景技术

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine，PMSM)由于采用较高磁能积的传统稀土永磁材料(如钕铁硼)，具有高功率密度、高效率、运行可靠和强过载能力等优势，是电机学科的重要发展方向。传统永磁同步电机由于普通永磁材料(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，同时永磁体具有磁密水平能够被记忆的特点。

传统拓扑结构的记忆电机由写极式电机发展而来，其转子由铝镍钴永磁体、非磁性夹层和转子铁心共同组成三明治结构。这种特殊结构能够随时实现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。

现有研究大多集中在交流调磁型混合永磁记忆电机上，即将钕铁硼和铝镍钴永磁共同置于转子上，定子绕组兼具功率控制和调磁两种功能。目前混合永磁记忆电机主要分为串联磁路结构和并联磁路结构，串联磁路结构中铝镍钴永磁工作点稳定，但相对调磁范围较窄，且调磁电流较大；并联磁路结构中调磁范围较宽，但电枢反应容易引起铝镍钴永磁意外退磁。

现有技术CN109412293A提出了一种混联磁路记忆电机，该电机在同一极下采用串联磁路和并联磁路混合的结构，以扩大调磁范围，同时提高永磁工作点稳定性。但在同一极下同时设置串联磁路和并联磁路结构，会导致空间过于拥挤，转子铁心设计灵活度不高，此外永磁用量增加，成本过高。

发明内容

发明目的：本发明针对目前传统串联或并联磁路混合永磁记忆电机各自缺点，提供了一种串并联磁路混合磁极型记忆电机，更好地融合继承了两种磁路混合永磁记忆电机各自优点，拓宽电机调磁范围，同时保证永磁工作点稳定。此外，混合磁极的设置方案可解决同一磁极下空间过于拥挤的问题，降低设计难度。

技术方案：本发明所述的串并联磁路混合磁极型记忆电机，包括定子、电枢绕组、混合永磁转子和转轴，所述电枢绕组设置在所述定子上，所述混合永磁转子设置在所述定子内侧，所述转轴设置在所述混合永磁转子内侧，所述混合永磁转子的转子铁心上设有若干对磁极，每对磁极的N极处设置由一个径向充磁的第一永磁体和两个相邻切向充磁的第二永磁体构成的U形永磁结构，S极处设置有一个径向充磁的第三永磁体，所述第一永磁体靠转轴放置，所述第三永磁体靠气隙侧放置，所述第一永磁体和第三永磁体的矫顽力大于第二永磁体的矫顽力。

进一步的，每对磁极的N极处的第一永磁体和相邻两侧第二永磁体构成的U形永磁结构呈并联磁路关系，可以有效提高电机的调磁范围；S极处的第三永磁体和相邻两侧的N极处的第二永磁体构成串联磁路结构，提高了所述第二永磁体的工作点稳定性。

进一步的，同一磁极下的两个第二永磁体均沿切向充磁，方向相反，第一永磁体和相邻磁极的第三永磁体均沿径向充磁，方向相反。

进一步的，所述U形永磁结构数量为偶数个，所述第三永磁体数量与U形永磁结构数量相同。