[发明专利]一种双层永磁复合磁路记忆电机

说明书

本发明公开了一种双层永磁复合磁路记忆电机，包括混合永磁转子、定子、电枢绕组和转轴，混合永磁转子包括转子铁心，转子铁心的周向均布有若干双层永磁区，双层永磁区包括U型混合永磁结构和V型永磁结构，U型混合永磁结构包括第二高矫顽力和低矫顽力永磁体；V型永磁结构包括第一高矫顽力永磁体，其设置于U型混合永磁结构的开口内，U型混合永磁结构和V型永磁结构的开口朝向定子，低矫顽力永磁体与第二高矫顽力永磁体呈并联磁路，与第一高矫顽力永磁体呈串联磁路。本发明结合了并联磁路型与串联磁路型记忆电机两方面的优势，可实现电机转矩密度的提高，避免了低矫顽力永磁负载退磁的问题，并进一步拓宽电机的调速范围和高效率运行区间。

技术领域

本发明涉及一种永磁记忆电机，特别是涉及一种双层永磁复合磁路记忆电机，属于电机技术领域。

背景技术

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine，PMSM)由于采用较高磁能积的传统稀土永磁材料(如高矫顽力)具有高功率密度、高效率、运行可靠和强过载能力等优势，是电机学科的重要发展方向。得益于稀土永磁材料及电力电子技术的发展，PMSM在中小功率领域大量取代电励磁电机，进而在航空航天、国防、工农业生产以及日常生活的各个领域得到了大规模应用。

普通永磁同步电机(PMSM)由于普通永磁材料(如高矫顽力)的固有特性，电机内的气隙磁场基本保持恒定，作为电动运行时调速范围十分有限，在诸如电动汽车，航空航天等宽调速直驱场合的应用受到一定限制，故以实现永磁电机气隙磁场的有效调节为目标的可调磁通永磁电机一直是电机研究领域的热点和难点。永磁记忆电机(以下简称“记忆电机”)是一种新型磁通可控型永磁电机，它采用低矫顽力永磁体，通过定子绕组或者直流脉冲绕组产生周向磁场，从而改变永磁体磁化强度，对气隙磁场进行调节，同时永磁体具有磁密水平能够被记忆的特点。

传统的记忆电机由克罗地亚裔德国电机学者奥斯托维奇(Ostovic)教授在2001年提出。这种拓扑结构的记忆电机由写极式电机发展而来，转子由低矫顽力永磁体、非磁性夹层和转子铁心共同组成三明治结构。这种特殊结构能够随时实现对永磁体进行在线反复不可逆充去磁，同时减小交轴电枢反应对气隙磁场的影响。现有研究大多集中在交流调磁型混合永磁记忆电机上，即将高矫顽力和低矫顽力永磁共同置于转子上，定子绕组兼具功率控制和调磁两种功能。研究表明，单一永磁型的转矩密度可达到传统表贴式永磁电机的水平，因此较适于电动汽车这种对于动力要求较高的应用场合；但混合永磁记忆电机目前存在的主要问题是：并联磁路型电枢反应易引起低矫顽力永磁意外去磁；而串联型充磁磁动势需通过两种永磁体，增大了所需满磁化电流以及逆变器的容量，且调磁范围较窄。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种双层永磁复合磁路记忆电机，解决现有交流调磁型记忆电机中，需要降低磁化电流需求，控制功率变换器成本，负载运行下低矫顽力永磁的交叉去磁严重的问题。

本发明技术方案如下：一种双层永磁复合磁路记忆电机，包括混合永磁转子、定子、电枢绕组和转轴，所述电枢绕组设置在定子上，所述定子设置在混合永磁转子外部，所述混合永磁转子包括转子铁心，所述转子铁心设置于所述转轴外部，所述转子铁心的周向均布有若干双层永磁区，所述双层永磁区包括U型混合永磁结构和V型永磁结构，所述U型混合永磁结构中由第二高矫顽力永磁体构成U型的两侧，由低矫顽力永磁体构成U型的底部，所述第二高矫顽力永磁体与低矫顽力永磁体构成并联型磁路，所述U型混合永磁结构的开口朝向所述定子，所述V型永磁结构设置于所述U型混合永磁结构的开口内，所述V型永磁结构由第一高矫顽力永磁体构成所述V型的两侧，所述第一高矫顽力永磁体与低矫顽力永磁体构成串联型磁路，所述V型永磁结构的开口朝向所述定子。

进一步的，相邻的所述双层永磁区之间的转子铁心与所述定子之间设有第一空气隙。

进一步的，双层永磁区内相邻的所述第二高矫顽力永磁体和第一高矫顽力永磁体之间设有第二空气隙，所述第二空气隙由所述U型的底部向所述定子延伸。