[發(fā)明專利]轉(zhuǎn)子調(diào)磁型磁通切換電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710139516.8
• 申請(qǐng)日: 2017-03-09
• 公開（公告）號(hào): CN106787307B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 花為;蘇鵬;潘登;張淦;程明;王保安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K1/24
• 分類號(hào): H02K1/24;H02K1/27;H02K1/14;H02K3/28
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開一種轉(zhuǎn)子調(diào)磁型磁通切換電機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子和轉(zhuǎn)子均采用凸極結(jié)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)子包括：轉(zhuǎn)子磁極模塊(1)、隔磁塊(4)、調(diào)磁塊(5)和軸(6)；所述轉(zhuǎn)子磁極模塊(1)包括兩塊轉(zhuǎn)子齒(2)和一塊永磁體(3)，所述永磁體(3)嵌入兩塊轉(zhuǎn)子齒(2)之間，永磁體(3)切向充磁，且相鄰所述永磁體(3)充磁方向一致；相鄰所述轉(zhuǎn)子磁極模塊(1)之間嵌入隔磁塊(4)。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子調(diào)磁型磁通切換電機(jī)具有功率密度高、轉(zhuǎn)矩輸出能力強(qiáng)、磁場可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，且具有多種調(diào)磁工作模式，有效擴(kuò)寬了電機(jī)的工作范圍與運(yùn)行特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于磁通切換原理和磁場調(diào)節(jié)機(jī)理的無刷電機(jī)，特別是涉及一種轉(zhuǎn)子調(diào)磁型磁通切換電機(jī)，屬于電機(jī)制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)定子永磁型磁通切換電機(jī)永磁體與電樞繞組均置于定子側(cè)，轉(zhuǎn)子僅由鐵心構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械強(qiáng)度高、適合運(yùn)行在高速以及環(huán)境較為惡劣的條件下。所述電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩(功率)密度、低損耗等優(yōu)點(diǎn)，且單相永磁磁鏈與空載感應(yīng)電勢諧波含量低，有效抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

然而，在風(fēng)力發(fā)電、新能源電動(dòng)汽車、工業(yè)驅(qū)動(dòng)、多電飛機(jī)/艦艇等應(yīng)用領(lǐng)域，不但要求電機(jī)具有很好的轉(zhuǎn)矩輸出特性，而且對(duì)電機(jī)的調(diào)速范圍及工作區(qū)間具有更高的要求，以滿足設(shè)備多變的運(yùn)行工況。但是，定子永磁型磁通切換電機(jī)的缺點(diǎn)在于永磁體用量較大，永磁體利用率較低。定子側(cè)永磁體與電樞繞構(gòu)成空間競爭關(guān)系，使得電樞槽面積減小，一定程度上影響電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出能力，且電樞磁場與永磁磁場共同作用，使定子鐵心內(nèi)的磁密過飽和，限制了電機(jī)的過載能力。此外，定子永磁型磁通切換電機(jī)通過永磁體勵(lì)磁，勵(lì)磁磁場不可調(diào)節(jié)，進(jìn)而影響電機(jī)的調(diào)速范圍。

近年來，定子永磁型混合勵(lì)磁磁通切換電機(jī)的提出，解決了傳統(tǒng)定子永磁型磁通切換電機(jī)勵(lì)磁磁場不可調(diào)節(jié)的問題。但是，由于定子側(cè)在原有電樞繞組和永磁體存在的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，添加勵(lì)磁繞組，使得電樞繞組或永磁體空間大大減小，從而進(jìn)一步限制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出能力。

文件CN104201852A提出了一種繞組互補(bǔ)型轉(zhuǎn)子永磁磁通切換電機(jī)，將永磁體移植于轉(zhuǎn)子側(cè)，與電樞繞組分離，有效提高了轉(zhuǎn)子側(cè)的空間利用率，釋放了定子側(cè)電樞繞組空間，提高了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度和功率密度。電樞磁場與永磁磁場分離，緩解了定子齒部磁場飽和程度，改善了電機(jī)的過載能力。

但是，文件CN104201852A提出了一種繞組互補(bǔ)型轉(zhuǎn)子永磁磁通切換電機(jī)具有如下缺點(diǎn)：采用單一永磁體勵(lì)磁，永磁磁場不可調(diào)節(jié)，進(jìn)而影響電機(jī)的弱磁調(diào)速范圍；若類比定子永磁型混合勵(lì)磁磁通切換電機(jī)，采用混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)，則需要在轉(zhuǎn)子側(cè)加入電刷滑環(huán)，提供直流勵(lì)磁電流，而電刷滑環(huán)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且需要定期維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種轉(zhuǎn)矩(功率)密度高、效率高、轉(zhuǎn)矩輸出能力強(qiáng)的轉(zhuǎn)子調(diào)磁型磁通切換電機(jī)，在不引入電刷滑環(huán)結(jié)構(gòu)的前提下，實(shí)現(xiàn)了永磁磁場調(diào)節(jié)，擴(kuò)寬了電機(jī)的弱磁調(diào)速范圍和工作區(qū)間，且具有不同的工作模式。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)子調(diào)磁型磁通切換電機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子和轉(zhuǎn)子均采用凸極結(jié)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)子包括：轉(zhuǎn)子磁極模塊、隔磁塊、調(diào)磁塊和軸；所述轉(zhuǎn)子磁極模塊包括兩塊轉(zhuǎn)子齒和一塊永磁體，所述永磁體嵌入兩塊轉(zhuǎn)子齒之間，永磁體切向充磁，且相鄰所述永磁體充磁方向一致；相鄰所述轉(zhuǎn)子磁極模塊之間嵌入隔磁塊，

所述轉(zhuǎn)子磁極模塊與隔磁塊共同構(gòu)成環(huán)形轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形轉(zhuǎn)子通過隔磁端環(huán)與電機(jī)軸固定，并與軸之間構(gòu)成環(huán)形調(diào)磁氣隙；所述調(diào)磁氣隙內(nèi)嵌入調(diào)磁塊；所述調(diào)磁塊在調(diào)磁氣隙中相對(duì)轉(zhuǎn)子磁極模塊圓周滑動(dòng)。

優(yōu)選的，所述的定子包括定子鐵心和電樞繞組，所述電樞繞組設(shè)置于定子鐵心電樞齒上，采用集中繞組結(jié)構(gòu)，所述每個(gè)電樞線圈與其圓心角分別相隔90°、180°和270°的三個(gè)電樞線圈構(gòu)成一相電樞繞組。

優(yōu)選的，所述定子鐵心設(shè)置在轉(zhuǎn)子磁極模塊外部構(gòu)成外定子結(jié)構(gòu)，或者設(shè)置在轉(zhuǎn)子磁極模塊內(nèi)部構(gòu)成內(nèi)定子結(jié)構(gòu)。