一種具有楔形永磁體的可變結構磁通切換電機制造技術

本發明專利技術公開一種具有楔形永磁體的可變結構磁通切換電機，屬于電機技術領域；一種具有楔形永磁體的可變結構磁通切換電機，包括轉子，所述轉子外側設置多個呈周向均勻分布的模塊化定子鐵芯，所述模塊化定子鐵芯與所述轉子之間形成定轉子間氣隙；相鄰兩個所述模塊化定子鐵芯之間形成一個梯形安裝槽，每個所述梯形安裝槽內安裝有一個楔形永磁體，所述楔形永磁體能夠沿著所述轉子的軸向或者徑向移動，并改變所述楔形永磁體與所述模塊化定子鐵芯之間的間隙，從而起到了調節電機勵磁磁場/氣磁磁場的效果。場的效果。場的效果。

【技術實現步驟摘要】
一種具有楔形永磁體的可變結構磁通切換電機


[0001]本專利技術屬于電機
，具體涉及一種具有軸向/徑向楔形永磁體的可變結構磁通切換電機。

技術介紹

[0002]區別于傳統的轉子勵磁型永磁電機，定子勵磁型磁通切換電機(以下簡稱“磁通切換電機”)的永磁體和電樞繞組均位于靜止的定子側，既實現了電機的無刷化，永磁體和電樞繞組也可以通過簡單的冷卻系統被充分冷卻，同時各部件可采用模塊化設計，具有槽滿率高、加工便利、容錯性好的優點。因此，磁通切換電機在近些年來受到學術界和工業界的重點關注，并逐漸在航空航天、新能源汽車、直線曳引、風力發電機等行業或領域中顯示出了特有的技術優勢和應用潛力。
[0003]然而，由于永磁電機(包括傳統轉子勵磁型永磁電機和磁通切換電機)固有的結構特點和勵磁方式，永磁體一旦安裝于電機之后，永磁體的空載勵磁磁場和電機氣隙磁場便難調節。尤其是磁通切換電機，即便是在負載條件下，考慮電樞反應磁場時的氣隙磁場與空載氣隙磁場幾乎相同，因此勵磁磁場/氣隙磁場較難調節是磁通切換電機的典型缺點之一。根據電機學的基本原理可知，電機的勵磁磁場/氣隙磁場調節能力與電機的弱磁擴速范圍、高效區分布特性、轉速轉矩特性密切相關，于是研究者從多種角度設計了永磁電機的勵磁磁場/氣隙磁場調節技術。
[0004]從技術特點來看，基于變驅動電流的弱磁/增磁技術和基于變電機結構的磁場調節技術是兩類典型的技術：
[0005]其中，前者是通過改變電機電樞繞組中交軸電流(產生轉矩的電流分量)與直軸電流(產生磁場的電流分量)的比例，來實現弱磁/增磁的效果和轉矩控制，但該技術存在明顯不足：首先，在考慮電機驅動器電流約束時，直軸電流的分配必然導致交軸電流的變化，這會影響電機的轉矩輸出能力和系統的效率；其次，直流電流的調節依賴于前期離線表格和運行時的在線調正，這導致弱磁/增磁的效果總是滯后于指令，且調節范圍有限；最后，當直軸負向電流過大時，永磁體存在不可逆失磁的風險，進而威脅電機系統的可靠運行。
[0006]對于第二類基于變電機結構的磁場調節技術，以往研究主要圍繞傳統的轉子勵磁型永磁電機展開，日本東芝公司提出了一種具有分段式轉子的主動機械調節型調速電機，該技術中轉子被分為兩段，通過調整分段轉子軸向的夾角實現合成氣磁磁場的調節，但該技術存在結構復雜、可靠性低的缺點，尤其是當轉子高速旋轉時，如何動作機械結構來實現夾角調整，安全性也難以保證。英國謝菲爾德大學的提出一種附加短路環漏磁方式機械變磁通永磁電機，該技術借助其定子外部添加具有導磁性能的短路環，致使嵌在定子單元中間永磁體生成的磁通將經過短路環導通形成電磁通路，以此來削弱電機內部氣隙磁場的強度，但是機械傳動裝置在電機運轉時比較難將短路環調節到合適的角度，從而會降低電機一定的運轉效率，尤其是，該技術所提出的短路環遠離電機氣隙，與氣隙沒有直接接觸，電機調磁效果非常有限；國內哈爾濱工業大學提出了一種具有錐形轉子的主動機械調節型調
速電機，但是錐形轉子帶來的單邊磁拉力問題也是一個新的挑戰。因此，綜合現有的基于變電機結構的磁場調節技術，可以發現：1)機械調磁機構位于轉子，需要隨轉子一起運動，或調節轉子，結構復雜，可靠性低；2)機械調磁機構位于定子，依靠調整永磁體的漏磁，弱磁效果非常有限。

技術實現思路

[0007]針對現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種具有軸向/徑向楔形永磁體的可變結構磁通切換電機，解決了
技術介紹
中的技術問題。
[0008]本專利技術的目的可以通過以下技術方案實現：
[0009]一種具有楔形永磁體的可變結構磁通切換電機，包括轉子，所述轉子外側設置多個呈周向均勻分布的模塊化定子鐵芯，所述模塊化定子鐵芯與所述轉子之間形成定轉子間氣隙；
[0010]相鄰兩個所述模塊化定子鐵芯之間形成一個梯形安裝槽，每個所述梯形安裝槽內安裝有一個楔形永磁體，所述楔形永磁體能夠沿著所述轉子的軸向或者徑向移動，并改變所述楔形永磁體與所述模塊化定子鐵芯之間的間隙。
[0011]進一步地，所述楔形永磁體能夠緊密嵌入相鄰的兩個所述模塊化定子鐵芯之間，此時，電機主磁路中僅存在定轉子間氣隙。
[0012]進一步地，所述梯形安裝槽沿著所述轉子徑向逐漸變窄，且越靠近所述定轉子間氣隙處越窄；所述楔形永磁體的橫截面呈楔形結構，且越靠近定轉子間氣隙越窄。
[0013]進一步地，所述楔形永磁體靠近所述定轉子間氣隙的一側不超出所述模塊化定子鐵芯的內側。
[0014]進一步地，所述梯形安裝槽沿著所述轉子軸向逐漸變窄，所述楔形永磁體沿著所述轉子軸向寬度逐漸變窄，且所述楔形永磁體沿著所述轉子軸向移動，能改變所述楔形永磁體與所述模塊化定子鐵芯之間的間隙。
[0015]進一步地，所述楔形永磁體的軸向長度小于所述模塊化定子鐵芯的軸向長度。
[0016]進一步地，所述楔形永磁體為釹鐵硼、鐵氧體、釤鈷、鋁鎳鈷中的一種或者多種。
[0017]進一步地，所述模塊化定子鐵芯上開設有定子槽，定子槽內安裝有定子繞組。
[0018]進一步地，所述模塊化定子鐵芯和轉子均通過片狀模塑軟磁復合材料壓制而成。
[0019]一種新能源汽車，其中包括上述電機。
[0020]本專利技術的有益效果：
[0021]本專利技術提出一種具有軸向/徑向楔形永磁體的可變結構磁通切換電機，實現勵磁磁場/氣隙磁場的調節，同時盡可能讓電機結構簡單化、緊湊化，尤其是滿足不同轉速時的勵磁磁場/氣隙磁場調節及時性、可靠性，對于克服現有磁通切換電機的不足，提升磁通切換電機的優勢特點和應用潛力，擴寬磁通切換電機的應用領域具有重要的意義。
附圖說明
[0022]為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本專利技術實施例1中的磁通切換電機的結構示意圖；
[0024]圖2為本專利技術實施例1的磁通切換電機中徑向楔形永磁體沿徑向移動后的結構示意圖；
[0025]圖3為本專利技術實施例2中的磁通切換電機的結構示意圖；
[0026]圖4為本專利技術實施例2中的磁通切換電機結構爆炸視圖；
[0027]圖5為本專利技術實施例2磁通切換電機中軸向楔形永磁體沿軸向移動后的結構示意圖；
[0028]圖6為本專利技術實施例1的磁通切換電機在原始結構、變結構1、變結構2時氣隙磁密的變化示意圖；
[0029]圖7為本專利技術實施例2的磁通切換電機在原始結構、變結構1、變結構2時氣隙磁密的變化。
[0030]其中，附圖標記為：1、徑向模塊化定子鐵芯；2、定子繞組I；3、徑向楔形永磁體；4、定轉子間氣隙；5、轉子I；6、轉軸；701、左側附加氣隙；702、右側附加氣隙；8、軸向模塊化定子鐵芯；9、軸向楔形永磁體；10、定子繞組II；11、轉子II；1201、左側附加氣隙II；1202、右側附加氣本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種具有楔形永磁體的可變結構磁通切換電機，包括轉子，其特征在于，所述轉子外側設置多個呈周向均勻分布的模塊化定子鐵芯，所述模塊化定子鐵芯與所述轉子之間形成定轉子間氣隙；相鄰兩個所述模塊化定子鐵芯之間形成一個梯形安裝槽，每個所述梯形安裝槽內安裝有一個楔形永磁體，所述楔形永磁體能夠沿著所述轉子的軸向或者徑向移動，并改變所述楔形永磁體與所述模塊化定子鐵芯之間的間隙。2.根據權利要求2所述的一種具有楔形永磁體的可變結構磁通切換電機，其特征在于，所述楔形永磁體能夠緊密嵌入相鄰的兩個所述模塊化定子鐵芯之間，此時，電機主磁路中僅存在定轉子間氣隙。3.根據權利要求1所述的一種具有楔形永磁體的可變結構磁通切換電機，其特征在于，所述梯形安裝槽沿著所述轉子徑向逐漸變窄，且越靠近所述定轉子間氣隙處越窄；所述楔形永磁體的橫截面呈楔形結構，且越靠近定轉子間氣隙越窄。4.根據權利要求3所述的一種具有楔形永磁體的可變結構磁通切換電機，其特征在于，所述楔形永磁體靠近所述定轉子間氣隙的一側不超出所述模塊化定子鐵芯的內側。5....

【專利技術屬性】
技術研發人員：張淦，張志恒，鄒志翔，郭喜彬，楊玉凱，花為，徐小涵，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發明
國別省市：