[发明专利]一种用于抽水蓄能的六相轴向磁通永磁电机

说明书

本发明公开了一种用于抽水蓄能的六相轴向磁通永磁电机，包括同轴安装的第一转子、定子、第二转子，定子夹于第一转子和第二转子之间，定子为无磁轭结构，由十二个电枢齿和十二个中间齿组成，电枢齿上跨绕集中式电枢绕组、中间齿上跨绕集中励磁绕组构成，转子由四十个转子极、四十个铝镍钴永磁体和四十个钕铁硼永磁体组成；本发明电机为六相电机，容错性能好，可靠性高，且电机为轴向电机，体积小，提高了功率和转矩密度；铝镍钴永磁体和钕铁硼永磁体的排列形式，可以得到较为完美的正弦气隙磁场，减少了谐波含量；钕铁硼永磁体开有四个辅助槽，可降低永磁体的涡流损耗；铝镍钴永磁体和钕铁硼永磁体放置在转子上，提高了电机过载能力。

技术领域

本发明属于六相轴向磁通永磁电机技术领域，具体涉及一种用于抽水蓄能的六相轴向磁通永磁电机。

背景技术

轴向磁通永磁电机，也称为盘式电机，最早出现是在1821年，法拉第发明的轴向磁场盘式永磁电机，也是人类历史上的第一台电机。但是限于当时的材料和工艺水平，轴向磁通永磁电机未能得到进一步发展。近年来，随着科学技术的不断进步，轴向磁通电机在制造方面的瓶颈得到了有效解决，且因为该类电机具有轴向长度短、结构简单紧凑、体积小、效率高、功率/转矩密度高和转子铁心利用率高等特点，再次引起了国内外科研机构和企业的广泛关注和深入研发。在上世纪90年代，国内外学者展开了对多相电机及其控制系统的研究，相较于三相电机，多相电机具有容错性能强，可靠性高的特点，在某相发生故障时，其余各相重构气隙磁场，依然可以在保证电机性能的条件下继续运行。混合励磁轴向磁通永磁电机，可以通过调节励磁绕组中励磁电流的大小和方向，有效改变电励磁磁场的强度和方向，进而灵活调节气隙磁场，增强电机的转矩输出能力，拓宽电机的调速范围，但是该类电机采用连续励磁电流励磁，增加了电机励磁损耗，降低了系统效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于抽水蓄能的六相轴向磁通永磁电机，解决电机提升功率转矩密度、效率、容错性能与调磁能力等问题，进一步提高了轴向磁通永磁电机的功率密度、效率、可靠性与调磁能力。

本发明所采用的技术方案是：一种用于抽水蓄能的六相轴向磁通永磁电机，包括同轴依次安装的第一转子、定子、第二转子，第一转子、第二转子与定子之间均留有气隙；第一转子与第二转子关于转子中心对称或错开一定角度安装，每个转子外圆周上等距离设置四十个转子齿、四十个铝镍钴永磁体和四十个钕铁硼永磁体。每两个钕铁硼永磁体之间放置一个转子齿和一个铝镍钴永磁体，其中铝镍钴永磁体轴向长度短于转子齿轴向长度，且铝镍钴永磁体相较于转子齿在轴向方向上更靠近定子；钕铁硼永磁体的磁化方向沿切向方向，同一转子上相邻的两个钕铁硼永磁体的极性相反；铝镍钴永磁体的磁化方向沿轴向方向，同一转子上相邻的两个铝镍钴永磁体磁化方向相反。第一转子、第二转子相对的钕铁硼永磁体极性相反，铝镍钴永磁体极性相同。

本发明的特点还在于：

定子为无磁轭结构，整个定子铁心由二十四个定子齿组成，其中十二个定子齿较宽，另外十二个定子齿较窄一些，且沿圆周间隔排列。将十二个较宽的定子齿称为电枢齿，十二个较窄的定子齿称为中间齿，每个电枢齿上缠绕集中式电枢绕组，每个中间齿上缠绕集中式励磁绕组。

第一转子与第二转子上的铝镍钴永磁体、钕铁硼永磁体按照间隔且不同充磁方向规律进行排列，其中根据铝镍钴永磁体低矫顽力与高剩磁的特点，可进行充去磁，以实现六相轴向磁通永磁电机可变磁通的功能。

定子圆周上每相对两个集中电枢绕组串联构成一相电枢绕组，六相电枢绕组分别顺次序串联或并联构成整个电机的A相、B相、C相、D相、E相及F相电枢绕组。

钕铁硼永磁体的宽度宽于转子齿宽度，铝镍钴永磁体的轴向长度短于转子齿的轴向长度。

第一转子、定子、第二转子均为轴向拓扑结构，且彼此之间留有气隙。

定子齿采用非晶合金材料，沿着定子圆盘中心卷绕成盘式结构。

本发明的有益效果是：