[发明专利]一种轴向磁通混合励磁记忆电机

说明书

本发明公开了一种轴向磁通混合励磁记忆电机，包括一个定子盘和一个Halbach结构的转子盘，定子盘由定子铁芯以及三相电枢绕组组成，其中定子铁芯包括定子轭和定子齿，相邻两个定子齿之间形成定子槽，三相电枢绕组缠绕在定子齿上；转子盘满足Halbach复合阵列，其外侧由多个铝镍钴永磁体和多个相互串联的脉冲励磁绕组组成，两个相邻铝镍钴永磁体的充磁方向相反，并且铝镍钴永磁体两两之间设有软磁材料，铝镍钴永磁体上缠绕着脉冲励磁绕组；钕铁硼永磁体相距一定的角度表贴在转子盘的内侧，并且两个相邻钕铁硼永磁体的充磁方向相反。本发明结构紧凑，可实现电机的气隙磁场的灵活调节，具有更宽广的调速范围以及低速大转矩的性能。

技术领域

本发明涉及一种轴向磁通混合励磁记忆电机，属于电机的技术领域。

背景技术

近些年来，随着科技的不断进步，以稀土为材料的永磁体的性能不断提高，永磁电机因为它的高效率、高功率密度受到了极大的追捧，在航空、航天、汽车等各个领域都得到了广泛的应用。在现实生活中，永磁电机的结构并不单一，在各式各样的永磁电机中，轴向磁场永磁电机，又称为盘式电机，它不仅具有体积小、结构十分紧凑、轴向尺寸短的特点，而且拥有很高的转矩密度和高效率，在一些比较特殊的工作环境有着更加明显的优势。轴向磁场永磁电机主要用于运动控制，在一些需要同时满足轴向尺寸小和转矩足够大的直驱场合得到了广泛应用。

永磁电机用于驱动场合时，当永磁电机处于低速恒转矩区时，气隙磁场应当足够大，实现较高的里能指标。当永磁电机处于高速恒功率区时，气隙磁场应该降低到足够低，使得电机有足够宽的调速范围。在常见的永磁电机中由于钕铁硼等永磁材料的固有特性，而导致电机的气隙磁场基本恒定，大大限制了其应用的场景。为了使永磁电机的气隙可调节，一种通过改变永磁体磁化水平来实现气隙调节的电机逐渐受到了欢迎，这种电机采用了一种新的永磁材料——铝镍钴，它具有高剩磁，低矫顽力等特点。可以通过对其施加脉冲电流瞬间改变它的磁化状态，同时它的磁化水平能够被记忆住，从而实现了气隙磁场的灵活调节。这种气隙磁场的调剂方式几乎不产生电励磁损耗，而且不会牺牲电机其他的性能指标，可以看作为一种十分简便且高效的调磁方案。

东南大学林鹤云等人在记忆电机的研究综述及最新进展一文中提到了一种轴向磁场磁通切换型表贴式永磁记忆电机，这种电机可以通过在单相脉冲绕组上加以不同的电流，进而来控制气隙磁场的调节，而且该类电机具有反电动势正弦度高、定位力矩和转矩脉动小、功率密度大以及容错率高等优点，但是由于采用了低矫顽力的铝镍钴永磁体，将会导致最大的气隙磁通达不到钕铁硼永磁电机的要求水平，导致电机的整体性能下降。

为了获得一种具备更高功率密度、磁通可控、散热性能优异的混合永磁记忆电机，中国专利公开号为CN206237285U，名称为“一种Halbach聚磁型轴向磁场混合永磁电机”采用了一种双定子单转子的电机结构，但是采用了双定子结构，使得电机结构更为复杂，电机整体不够紧凑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，本发明提供一种轴向磁通混合励磁记忆电机，以获得一种具备高功率密度、可调磁、质量轻、尺寸小、散热性能优异的永磁记忆电机。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种轴向磁通混合励磁记忆电机，包括一个定子盘和一个Halbach结构的转子盘，定子盘和转子盘之间形成单侧气隙结构并同轴安装于安装轴上，通过轴承将安装轴固定在电机的外壳上，定子盘由定子铁芯以及三相电枢绕组组成，其中定子铁芯包括定子轭和定子齿，相邻两个定子齿之间形成定子槽，三相电枢绕组缠绕在定子齿上；转子盘满足Halbach复合阵列，其外侧由多个铝镍钴永磁体和多个相互串联的脉冲励磁绕组组成，两个相邻铝镍钴永磁体的充磁方向相反，并且铝镍钴永磁体两两之间设有软磁材料，铝镍钴永磁体上缠绕着脉冲励磁绕组；钕铁硼永磁体相距一定的角度表贴在转子盘的内侧，并且两个相邻钕铁硼永磁体的充磁方向相反。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述转子盘上钕铁硼永磁体的数量、铝镍钴永磁体的数量和定子盘上的定子齿数目相等，都为6的整数倍。