[发明专利]具有磁场调节能力的转子永磁型磁通切换电机

说明书

本发明公开一种具有磁场调节能力的转子永磁型磁通切换电机，包括定子和转子，所述定子和转子均为凸极结构，且两者之间具有气隙；所述转子包括转子磁极模块(1)、隔磁块(4)、调磁块(5)和轴(6)；所述转子磁极模块(1)包括两块转子齿(2)和一块永磁体(3)，所述永磁体(3)嵌入两块转子齿(2)之间，永磁体(3)切向充磁，且充磁方向一致；相邻所述转子磁极模块(1)之间嵌入隔磁块(4)。本发明的具有磁场调节能力的转子永磁型磁通切换电机具有功率密度高、转矩输出能力强，磁场可调的优点，有效扩宽了电机的工作范围。

技术领域

本发明涉及一种基于磁通切换原理和磁场调节机理的无刷电机，特别是涉及一种具有磁场调节能力的转子永磁型磁通切换电机，属于电机制造技术领域。

背景技术

传统定子永磁型磁通切换电机永磁体与电枢绕组均置于定子侧，转子仅由铁心构成，结构简单、机械强度高、适合高速以及环境较为恶劣的条件下。所述电机具有高转矩(功率)密度、低损耗等优点，且单相永磁磁链与空载感应电势谐波含量低，有效抑制转矩脉动。

然而，在风力发电、新能源电动汽车、工业驱动、多电飞机/舰艇等应用领域，不但要求电机具有很好的转矩输出特性，而且对电机的调速范围及工作区间具有更高的要求，以满足设备多变的运行工况。但是，定子永磁型磁通切换电机的缺点在于永磁体用量较大，永磁体利用率较低。定子侧永磁体与电枢绕构成空间竞争关系，使得电枢槽面积减小，一定程度上影响电机的转矩输出能力，且电枢磁场与永磁磁场共同作用，使定子铁心内的磁密过饱和，限制了电机的过载能力。此外，定子永磁型磁通切换电机通过永磁体励磁，励磁磁场不可调节，进而影响电机的调速范围。

近年来，定子永磁型混合励磁磁通切换电机的提出，解决了传统定子永磁型磁通切换电机励磁磁场不可调节的问题。但是，由于定子侧在原有电枢绕组和永磁体存在的结构基础上，添加励磁绕组，使得电枢绕组或永磁体空间大大减小，从而进一步限制电机的转矩输出能力。

文件CN104201852A提出了一种绕组互补型转子永磁磁通切换电机，将永磁体移植于转子侧，与电枢绕组分离，有效提高了转子侧的空间利用率，释放了定子侧电枢绕组空间，提高了电机的转矩密度和功率密度。电枢磁场与永磁磁场分离，缓解了定子齿部磁场饱和程度，改善了电机的过载能力。

但是，文件CN104201852A提出了一种绕组互补型转子永磁磁通切换电机具有如下缺点：采用单一永磁体励磁，永磁磁场不可调节，进而影响电机的弱磁调速范围；若类比定子永磁型混合励磁磁通切换电机，采用混合励磁结构，则需要在转子侧加入电刷滑环，提供直流励磁电流，而电刷滑环结构复杂，且需要定期维护。

发明内容

技术问题：本发明要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，本发明提出了一种转矩(功率)密度高、效率高、转矩输出能力强的具有磁场调节能力的转子永磁型磁通切换电机，在不引入电刷滑环结构的前提下，实现了永磁磁场调节，扩宽了电机的弱磁调速范围和工作区间。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有磁场调节能力的转子永磁型磁通切换电机，包括定子和转子，所述定子和转子均为凸极结构，且两者之间具有气隙；

所述转子包括转子磁极模块、隔磁块、调磁块和轴；所述转子磁极模块包括两块转子齿和一块永磁体，所述永磁体嵌入两块转子齿之间，永磁体切向充磁，且充磁方向一致；相邻所述转子磁极模块之间嵌入隔磁块，所述隔磁块底部有调磁块凸台，

所述转子磁极模块与隔磁块共同构成环形转子结构，所述环形转子通过所述调磁块凸台固定于轴上，并与轴之间构成矩形调磁气隙；所述矩形调磁气隙内嵌入调磁块；所述调磁块在调磁气隙中相对转子磁极模块运动，其活动范围受所述调磁块凸台限制。

优选的，所述的定子包括电枢绕组和定子铁心构成；所述电枢绕组设置于定子铁心电枢齿上，采用集中绕组结构。