[发明专利]磁路分割式串并联可调磁通电机

说明书

磁路分割式串并联可调磁通电机，属于永磁电机的宽调速技术领域，本发明为解决单独采用串联或并联型的可调磁通电机存在的问题。本发明包括定子铁心、定子绕组、转子铁心和转轴；转子铁心固定在转轴上，并位于定子铁心内部，定子绕组设置在定子铁心上；转子铁心每极下设置一个V型永磁体槽，所述V型永磁体槽内设置永磁体并从圆心侧至气隙侧依次为高矫顽力段、混合段和低矫顽力段构成三段式结构；低矫顽力段和混合段交界处设置有外层弧形磁障，混合段和高矫顽力段交界处设置内层弧形磁障。

技术领域

本发明涉及一种磁路分割式串并联可调磁通电机转子结构，属于永磁电机的宽调速技术领域。

背景技术

永磁同步电机具有高功率密度、高效率的优点，常用作新能源汽车的驱动电机，但该类电机存在永磁磁场调节困难、扩速范围有限且弱磁扩速时效率低等缺点。针对上述问题，学者们提出了一种永磁磁场可调的可调磁通电机，这种电机可以通过施加d轴充、去磁电流脉冲改变永磁体磁状态，从而达到扩宽电机调速范围的目的。不同于只采用一种低矫顽力永磁体的可调磁通电机，采用磁障将磁路进行分割，并采用高矫顽力和低矫顽力永磁体构成组合磁极的电机可以有效提高功率密度。并联型可调磁通电机因具有去磁电流脉冲小、磁极组合形式多样等优点而得到了广泛研究，但其高矫顽力永磁体对低矫顽力永磁体的去磁作用使得低矫顽力永磁体工作稳定性差，电机所需正向磁化电流幅值较大，增大电机驱动器的负担；串联型可调磁通电机具有抗退磁能力较强，一定程度降低成本的优点，但也存在难以改变低矫顽力永磁体磁化状态，调磁、调速范围较小等问题。

发明内容

本发明目的是为了解决单独采用串联或并联型的可调磁通电机存在的问题，提供了一种磁路分割式串并联可调磁通电机。通过采用磁障结构和高、低矫顽力永磁体串联后再与高矫顽力永磁体并联的结构形式，避免了高矫顽力永磁体对低矫顽力永磁体充去磁产生影响；同时保证了低矫顽力永磁体的磁化状态调节范围较宽，使电机调磁效果较好。

本发明所述磁路分割式串并联可调磁通电机，包括定子铁心1、定子绕组2、转子铁心3和转轴4；转子铁心3固定在转轴4上，并位于定子铁心1内部，定子绕组2设置在定子铁心1上；

转子铁心3每极下设置一个V型永磁体槽，所述V型永磁体槽内设置永磁体并从圆心侧至气隙侧依次为高矫顽力段、混合段和低矫顽力段构成三段式结构；低矫顽力段和混合段交界处设置有外层弧形磁障14，混合段和高矫顽力段交界处设置内层弧形磁障13。

优选地，V型永磁体槽由两个分支对称构成，每个分支包括连通的梯形槽5和矩形槽6，矩形槽6靠近气隙侧，且相邻两个磁极的相邻矩形槽6平行；梯形槽5靠近圆心侧，同一磁极下两个梯形槽5的夹角为90～170度。

优选地，V型永磁体槽对称轴线处的两个梯形槽5之间设置磁桥，矩形槽6靠近气隙侧的端部设置磁桥。

优选地，V型永磁体槽的梯形槽5和矩形槽6均沿轴向贯穿整个电机。

优选地，梯形槽5内设置一号高矫顽力永磁体7，用于构成高矫顽力段。

优选地，矩形槽6内设置二号高矫顽力永磁体8和低矫顽力永磁体9，低矫顽力永磁体9分为一号区域低矫顽力永磁体10和二号区域低矫顽力永磁体11两个区域，一号区域低矫顽力永磁体10设置在矩形槽6的靠近气隙侧，二号区域低矫顽力永磁体11和二号高矫顽力永磁体8共同设置在矩形槽6的靠近梯形槽侧，且二号区域低矫顽力永磁体11和二号高矫顽力永磁体8构成串联磁路。

优选地，一号高矫顽力永磁体7沿梯形槽5厚度方向充磁，二号高矫顽力永磁体8沿矩形槽6厚度方向充磁，且相邻一对极的高矫顽力永磁体充磁方向相反；低矫顽力永磁体9沿矩形槽6厚度方向充磁，且相邻一对极的低矫顽力永磁体充磁方向相反；在同一极下，一号高矫顽力永磁体7、二号高矫顽力永磁体8和低矫顽力永磁体9同为N极或S极。

优选地，二号高矫顽力永磁体8靠近V型永磁体槽内侧，且二号高矫顽力永磁体8厚度小于二号区域低矫顽力永磁体11厚度。