[发明专利]一种内嵌-永磁磁阻式混合磁极型记忆电机

说明书

本发明公开了一种内嵌‑永磁磁阻式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，电枢绕组设置在定子上，定子、混合永磁转子和转轴从外到内依次设置，混合永磁转子的转子铁心上沿周向设有若干对磁极，其中N极为“一字型”内嵌式径向充磁的第一永磁体，S极为永磁辅助同步磁阻式，S极处设置有两对切向充磁的第二、第三永磁体，构成了双层V型永磁辅助同步磁阻式结构，第一永磁体靠气隙放置，V型永磁结构底部靠近转轴，第一永磁体的矫顽力小于第二、第三永磁体的矫顽力。本发明通过混合磁极设计获得较大的设计空间，以提升输出转矩并降低转矩脉动，且串联磁路结构可保证永磁体工作点稳定，同时减少永磁体用量。

技术领域

本发明涉及记忆电机，尤其涉及一种内嵌-永磁磁阻式混合磁极型记忆电机。

背景技术

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine，PMSM)采用了较高磁能积的传统稀土永磁材料(如钕铁硼)，具有高功率/转矩密度和高效率的优点，因而而被广泛用于航空航天、舰船推进、电动汽车等众多高端装备领域。传统永磁同步电机由于永磁材料(如钕铁硼)的高矫顽力特性，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，为其在高速区的弱磁调速带来了挑战。人们通常通过矢量控制原理，利用负d轴电流抵消永磁磁场，实现磁通减弱，来扩大电机的调速范围。传统弱磁控制方法的弊端就是会导致额外的励磁铜损，从而降低了电机效率，特别是高速区的效率，这在电动汽车牵引电机的应用中是不希望看到的。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。可变磁通记忆电机(Variable Flux MemoryMachine，VFMM)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，通过施加短时电流脉冲改变低矫顽力永磁体的磁化状态，并且相应的磁化状态可以通过特定的磁化电流脉冲电平来确定。

然而单一LCF永磁型VFMM容易被电枢反应意外退磁，因此VFMM的概念被应用于磁通增强型的内置式永磁电机，由于其d轴电感大于q轴电感的反凸极特性，可以通过正d轴电流获得最大转矩，同时有助于永磁体工作点的稳定。但在高速弱磁区时，虽然弱磁d轴电流脉冲可以实现一定程度的弱磁，但仍然需要电枢弱磁电流进一步拓展调速范围，这一电流分量可能导致永磁体的意外退磁。此外，为了实现反凸极特性，转子上使用了较多的q轴磁障，导致结构复杂，并且磁能积相对较弱的低矫顽力永磁体的使用会导致电机的转矩密度较低，因此又提出了同时使用高、低矫顽力两种永磁体的混合磁极型记忆电机。

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，串联磁路结构中低矫顽力永磁工作点稳定，但相对调磁范围较窄，且充去磁电流较大；并联磁路结构中调磁范围较宽，但电枢反应容易引起低矫顽力永磁意外退磁。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种新型内嵌-永磁磁阻式混合磁极型记忆电机，更好地结合了两种永磁体各自的优点，并提高了电机的凸极率，获得较大的输出转矩和较低的转矩脉动，同时保证永磁工作点稳定，减少永磁体用量。

技术方案：一种内嵌-永磁磁阻式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，电枢绕组设置在定子上，混合永磁转子设置在定子内侧，定子内侧与混合永磁转子之间存在气隙，转轴设置在混合永磁转子内侧，混合永磁转子的转子铁心上沿周向设有若干对不同结构形式的磁极，每对磁极的N极处设置有一个径向充磁的第一永磁体，为“一字形”内嵌式，S极处设置有两对切向充磁的第二永磁体和第三永磁体，第二永磁体和第三永磁体构成了双层V型永磁辅助同步磁阻式结构，第一永磁体靠气隙放置，双层V型永磁辅助同步磁阻式结构底部靠近转轴，且关于径向对称，第一永磁体的矫顽力小于第二永磁体的矫顽力，且也小于第三永磁体的矫顽力。这一结构能降低d、q轴电感比，有助于提高电机的凸极率，增大电机的磁阻转矩，提升转矩能力。