[發(fā)明專利]具有磁場調節(jié)能力的轉子永磁型磁通切換電機

有效

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• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN107070024B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設計）人: 花為;蘇鵬;潘登;張淦;程明;王保安
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K1/24
• 分類號: H02K1/24;H02K1/27;H02K1/14;H02K1/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開一種具有磁場調節(jié)能力的轉子永磁型磁通切換電機，包括定子和轉子，所述定子和轉子均為凸極結構，且兩者之間具有氣隙；所述轉子包括轉子磁極模塊(1)、隔磁塊(4)、調磁塊(5)和軸(6)；所述轉子磁極模塊(1)包括兩塊轉子齒(2)和一塊永磁體(3)，所述永磁體(3)嵌入兩塊轉子齒(2)之間，永磁體(3)切向充磁，且充磁方向一致；相鄰所述轉子磁極模塊(1)之間嵌入隔磁塊(4)。本發(fā)明的具有磁場調節(jié)能力的轉子永磁型磁通切換電機具有功率密度高、轉矩輸出能力強，磁場可調的優(yōu)點，有效擴寬了電機的工作范圍。

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于磁通切換原理和磁場調節(jié)機理的無刷電機，特別是涉及一種具有磁場調節(jié)能力的轉子永磁型磁通切換電機，屬于電機制造技術領域。

背景技術

傳統(tǒng)定子永磁型磁通切換電機永磁體與電樞繞組均置于定子側，轉子僅由鐵心構成，結構簡單、機械強度高、適合高速以及環(huán)境較為惡劣的條件下。所述電機具有高轉矩(功率)密度、低損耗等優(yōu)點，且單相永磁磁鏈與空載感應電勢諧波含量低，有效抑制轉矩脈動。

然而，在風力發(fā)電、新能源電動汽車、工業(yè)驅動、多電飛機/艦艇等應用領域，不但要求電機具有很好的轉矩輸出特性，而且對電機的調速范圍及工作區(qū)間具有更高的要求，以滿足設備多變的運行工況。但是，定子永磁型磁通切換電機的缺點在于永磁體用量較大，永磁體利用率較低。定子側永磁體與電樞繞構成空間競爭關系，使得電樞槽面積減小，一定程度上影響電機的轉矩輸出能力，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，限制了電機的過載能力。此外，定子永磁型磁通切換電機通過永磁體勵磁，勵磁磁場不可調節(jié)，進而影響電機的調速范圍。

近年來，定子永磁型混合勵磁磁通切換電機的提出，解決了傳統(tǒng)定子永磁型磁通切換電機勵磁磁場不可調節(jié)的問題。但是，由于定子側在原有電樞繞組和永磁體存在的結構基礎上，添加勵磁繞組，使得電樞繞組或永磁體空間大大減小，從而進一步限制電機的轉矩輸出能力。

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

但是，文件CN104201852A提出了一種繞組互補型轉子永磁磁通切換電機具有如下缺點：采用單一永磁體勵磁，永磁磁場不可調節(jié)，進而影響電機的弱磁調速范圍；若類比定子永磁型混合勵磁磁通切換電機，采用混合勵磁結構，則需要在轉子側加入電刷滑環(huán)，提供直流勵磁電流，而電刷滑環(huán)結構復雜，且需要定期維護。

發(fā)明內(nèi)容

技術問題：本發(fā)明要解決的技術問題在于針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提出了一種轉矩(功率)密度高、效率高、轉矩輸出能力強的具有磁場調節(jié)能力的轉子永磁型磁通切換電機，在不引入電刷滑環(huán)結構的前提下，實現(xiàn)了永磁磁場調節(jié)，擴寬了電機的弱磁調速范圍和工作區(qū)間。

技術方案：為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種具有磁場調節(jié)能力的轉子永磁型磁通切換電機，包括定子和轉子，所述定子和轉子均為凸極結構，且兩者之間具有氣隙；

所述轉子包括轉子磁極模塊、隔磁塊、調磁塊和軸；所述轉子磁極模塊包括兩塊轉子齒和一塊永磁體，所述永磁體嵌入兩塊轉子齒之間，永磁體切向充磁，且充磁方向一致；相鄰所述轉子磁極模塊之間嵌入隔磁塊，所述隔磁塊底部有調磁塊凸臺，

所述轉子磁極模塊與隔磁塊共同構成環(huán)形轉子結構，所述環(huán)形轉子通過所述調磁塊凸臺固定于軸上，并與軸之間構成矩形調磁氣隙；所述矩形調磁氣隙內(nèi)嵌入調磁塊；所述調磁塊在調磁氣隙中相對轉子磁極模塊運動，其活動范圍受所述調磁塊凸臺限制。

優(yōu)選的，所述的定子包括電樞繞組和定子鐵心構成；所述電樞繞組設置于定子鐵心電樞齒上，采用集中繞組結構。