[发明专利]一种有效永磁极数可调的双凸极永磁电机

说明书

本发明涉及一种有效永磁极数可调的双凸极永磁电机，包括电枢定子、转子、永磁磁极定子和安装轴，永磁磁极定子、转子和电枢定子沿径向由内向外同轴安装于安装轴上；电枢定子包括第一定子铁心和电枢绕组，转子包括转子铁心和由非导磁材料制成的转子铁心支架，永磁磁极定子包括第二定子铁心、高矫顽力永磁体、低矫顽力永磁体和励磁绕组，电枢定子的齿数Ns、高矫顽力永磁体的数量Nhcf和低矫顽力永磁体的数量Nlcf满足：Ns=Nhcf=2*Nlcf；通过在励磁绕组中施加脉冲电流改变低矫顽力永磁体的磁化方向，调节双凸极永磁电机的有效永磁极数，使电机的有效永磁极数为Nlcf和0。该双凸极永磁电机气隙磁场调节范围宽，广域高效。

技术领域

本发明属于永磁同步电机领域，具体涉及一种有效永磁极数可调的双凸极永磁电机。

背景技术

驱动电机作为电动汽车的关键部件，其性能优劣直接关系到整车的系统效率和续航里程。相较于交流感应电机和开关磁阻电机等电动汽车驱动电机，永磁同步电机具有更高的效率和功率密度，成为丰田、Tesla、比亚迪、吉利等国内外电动汽车厂商使用最广泛的驱动电机。但是，永磁同步电机驱动系统采用高矫顽力永磁体励磁，存在着气隙磁场不易调节、恒功率速度范围有限等问题，成为制约电动汽车发展和推广应用的技术瓶颈。因此，研究和开发一种宽调速范围、高运行效率的新结构电机具有重要的理论意义和工程应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效永磁极数可调的双凸极永磁电机，该双凸极永磁电机气隙磁场调节范围宽，广域高效。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种有效永磁极数可调的双凸极永磁电机，包括电枢定子、转子、永磁磁极定子和安装轴，所述转子设置于电枢定子与永磁磁极定子之间，所述永磁磁极定子、转子和电枢定子沿径向由内向外同轴安装于安装轴上；所述电枢定子包括第一定子铁心和电枢绕组，所述转子包括转子铁心和由非导磁材料制成的转子铁心支架，所述永磁磁极定子包括第二定子铁心、高矫顽力永磁体、低矫顽力永磁体和励磁绕组，所述电枢定子的齿数Ns、高矫顽力永磁体的数量Nhcf和低矫顽力永磁体的数量Nlcf满足以下关系：Ns = Nhcf = 2*Nlcf；通过在所述励磁绕组中施加脉冲电流改变所述低矫顽力永磁体的磁化方向，调节双凸极永磁电机的有效永磁极数，使双凸极永磁电机的有效永磁极数为Nlcf和0。

进一步地，所述转子铁心支架上沿周部均匀开设有多个转子铁心槽，所述转子铁心设置于各转子铁心槽内。

进一步地，所述第一定子铁心包括定子轭和定子齿，相邻定子齿之间具有定子槽，所述定子齿指向中间的转子，所述电枢绕组采用集中绕组，并匝绕在所述定子齿上。

进一步地，所述第二定子铁心中开设有高矫顽力永磁体槽、低矫顽力永磁体槽和励磁绕组槽，所述高矫顽力永磁体槽与定子槽的中心对齐，所述低矫顽力永磁体槽设置于第二定子铁心的轭部，所述励磁绕组槽位于低矫顽力永磁体槽的两侧；所述高矫顽力永磁体设置于高矫顽力永磁体槽内，相邻两高矫顽力永磁体充磁方向相反，所述低矫顽力永磁体设置于低矫顽力永磁体槽内，所述励磁绕组设置于励磁绕组槽内，并匝绕在低矫顽力永磁体上，所述低矫顽力永磁体的数量与励磁绕组的数量相等。

进一步地，所述高矫顽力永磁体采用NdFeB材料制成，所述低矫顽力永磁体采用AlNiCo材料制成。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：提供了一种有效永磁极数可调的双凸极永磁电机，通过在励磁绕组中施加脉冲电流改变低矫顽力永磁体磁化方向，调节电机的有效永磁极数，实现电机的宽速度范围和高效率运行，克服了现有永磁电机气隙磁场调节范围较窄的问题。与基于直轴电流注入的弱磁控制方法和混合励磁永磁电机等气隙磁场调节方法相比，本发明的双凸极永磁电机既具有较宽的气隙磁场调节范围，又具有较高的恒功率速度范围，能够满足电动汽车高性能电机驱动系统要求，具有很强的实用性和广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例的正视图。