[发明专利]用于针对低温加热铁素体磁体马达的系统和方法

说明书

本发明涉及用于针对低温加热铁素体磁体马达的系统和方法。公开了用于加热电机中的铁素体永磁体的系统和方法。永磁体电机包括定子组件和转子组件，其中多个铁素体永磁体设置在定子组件或转子组件内以产生与定子磁场相互作用的磁场，以产生扭矩。电机的控制器编程成使一级场电流应用到定子绕组上，以产生定子磁场，以便使转子组件相对于定子组件旋转。控制器进一步编程成使二级电流应用到定子绕组，以选择性地产生二级磁场，二级磁场在定子组件和转子组件中的至少一个中引起涡电流，以加热铁素体永磁体。

美国政府许可权

本发明是根据美国能源部授予的合同DE-EE0005573而在政府的支持下进行的。政府对本发明具有某些权利。

技术领域

本发明的实施例大体涉及电机，并且更具体而言，涉及包括铁素体永磁体的永磁体电机，其中电机中的定子和/或转子被加热，以便防止铁素体永磁体退磁。

背景技术

电机在各种行业中的使用在许多工业、商业和运输业中随着时间的推移变得越来越流行。为了在电机中实现高性能，选择使用永磁体(PM)材料对于许多应用而言变得越来越流行。在这样的电机中，PM可代替传统设计中的电磁体，或可开发新颖的拓扑结构来最好地利用PM的属性和特性。

已经开发出的一种PM电机称为“定子永磁体电机”，其为设计使得电机中的PM定位在定子上的电机。定子永磁体电机可因而表示但不限于永磁体磁通切换电机、永磁体磁通反转电机和双凸极永磁体电机。已经开发出的另一个PM电机拓扑结构称为“内部永磁体(IPM)电机”，其为设计使得电机中的PM嵌在转子的多个叠层的内部的电机。IPM电机可因而表示在各种应用中广泛使用的IPM马达或发电机，这包括航空、汽车和工业用途。

在构造和运行PM电机时考虑的一个问题是PM的退磁。取决于采用的PM的类型，如果电机暴露于极高或极低的温度，则PM可出现退磁。例如，如果PM为稀土磁体，则PM暴露于极高的温度可使PM更易于退磁。相反，如果PM为铁素体磁体，则PM暴露于低温(例如，-40℃至60℃)可使PM更容易退磁。

认识到，在PM电机中使用铁素体磁体可与稀土磁体的使用相比提供成本节约，并且因而铁素体磁体的使用在这样的PM电机中可为合乎需要的。虽然与稀土磁体相比，铁素体磁体更容易在低温下退磁，但是它们与稀土磁体相比不那么容易在高温下退磁。因而，如果可提供解决方案来防止铁素体磁体在低温下退磁，则铁素体磁体PM电机对于稀土磁体PM电机可为合乎需要的备选方案。

因此，合乎需要的是提供一种系统和方法来防止在PM电机中的铁素体磁体的退磁。进一步合乎需要的是提供一种铁素体磁体PM电机，其可用于广泛的环境温度下并且展现改进的耐腐蚀性和改进的稳定性。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种永磁体电机包括定子组件，其具有包括多个定子齿的定子芯和定子绕组，定子绕组围绕多个定子齿而缠绕，以在被交变电流激励时产生定子磁场。永磁体电机还包括：转子组件，其构造成相对于定子组件旋转且与定子组件隔开空气间隙；设置在定子组件或转子组件中的一个内的多个铁素体永磁体，其构造成产生与定子磁场相互作用的磁场，以产生扭矩；以及控制器，其编程成使一级(primary)场电流应用到定子绕组上以产生定子磁场，以便使转子组件相对于定子组件旋转，以及选择性地使二级(secondary)电流应用到定子绕组上，以选择性地产生二级磁场，二级磁场在定子组件和转子组件中的至少一个中引起涡电流，以加热多个铁素体永磁体。