一種串聯型混合磁材料電的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種串聯型混合磁材料電機，包括勵磁、外定子和模塊化內轉子,所述的外定子上放置有三相交流電樞，所述的三相交流電樞采用集中繞組，所述的勵磁采用混合永磁材料，所述的勵磁包括低性能鐵氧體永磁材料和高性能釹鐵硼永磁材料。使得低性能鐵氧體和高性能釹鐵硼的磁路構成串聯。該串聯型混合磁材料電機充分利用了釹鐵硼和鐵氧體磁材料的性能差異，使得該類型電機具有高度正弦化的反電勢。為磁材料的混合使用開辟了廣闊的前景。
【專利說明】一種串聯型混合磁材料電機【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種電機，特指一種串聯型混合磁材料電機。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著高性能永磁材料的發展，永磁電機取得了長足的發展。該類電機具有體積小，功率密度高，效率高的特點。同時，高性能永磁材料的價格也在節節攀升。為了降低電機的制造成本，兩種常用的思路被提出。一種是利用低性能的永磁材料來代替高性能的永磁材料。另一種是通過使用新硅鋼片材料，從而在電機中不使用永磁材料。
[0003]現有文獻中提及的低性能永磁材料和高性能的永磁材料主要是指鐵氧體和釹鐵硼。鐵氧體材料的突出優點是:價格低廉，不含稀土材料；制造工藝簡單；矯頑力大；克去磁能力強。但鐵氧體的磁積能較低，而釹鐵硼是目前磁積能最高的永磁材料。為了利用低性能的鐵氧體代替釹鐵硼，首先要找到一個具有發揮鐵氧體優勢的電機結構。目前利用最廣泛的是福向電機結構。文獻“Alternative rotor designs for high performancebrushless permanent magnet machines for hybrid electric vehicles，，中(公開發表于 2012 年 IEEE Transactions on Magnetics 48 卷，2 期，835-838 頁)在福向電機結構成功利用鐵氧體代替釹鐵硼，并使得該低性能鐵氧體電機特性與高性能釹鐵硼電機相當。在此基石出上，文獻“Design and analysis of a spoke type motor with segmented pushingpermanent magnet for concentrating air-gap flux density，，(公開發表于 2013年 IEEETransactions on Magnetics 49卷，5期，2397-2400頁)通過增加鐵氧體的聚磁環，使得電機內的氣隙磁密增大。另一方面，有些電機結構中，通過應用新型硅鋼片材料避免了永磁體材料的使用° 文獻“Torque density and efficiency improvements of a switchedreluctance motor without rare-earth material for hybrid vehicles，，(公開發表于2011 年 IEEE Transactions on Industry Applications 47 卷，3 期，1240-1246 頁)中通過采用新型的低損耗硅鋼片材料來提高開關磁阻電機的效率和轉矩密度，使得該電機具有與永磁電機相媲美的優勢。綜上所述，無論利用低性能的鐵氧體代替高性能的釹鐵硼還是采用新型材料都能取得較好的結果。
【發明內容】
[0004]針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種既使用低性能的鐵氧體，又使用高性能的釹鐵硼的串聯型混合磁材料電機。
[0005]為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案:一種串聯型混合磁材料電機，包括勵磁、外定子和模塊化內轉子，所述的外定子上放置有三相交流電樞，所述的三相交流電樞采用集中繞組，所述的勵磁采用混合永磁材料，所述的勵磁包括低性能鐵氧體永磁材料和高性能釹鐵硼永磁材料。
[0006]所述的內轉子采用模塊化結構，所述的內轉子模塊為“凸”字型，所述的內轉子的雙肩上安裝有低性能鐵氧體永磁材料。[0007]所述的內轉子之間放置有高性能釹鐵硼永磁材料，所述的低性能鐵氧體永磁材料和聞性能欽鐵砸永磁材料的磁路是串聯的。
[0008]采用上述技術方案后，本發明具有以下有益效果:1、本發明的轉子采用模塊化結構，易于加工。
[0009]2、本發明充分利用了“凸”字型轉子模塊，使得低性能的鐵氧體和高性能的釹鐵硼磁路串聯。
[0010]3、本發明充分利用串聯磁路中鐵氧體和釹鐵硼的性能差異，使得該混合磁材料電機獲得高度正弦化的反電勢。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明結構簡圖；
圖2是鐵氧體和釹鐵硼的充磁方向；
圖3是鐵氧體和釹鐵硼磁路；
圖4是反電勢；
圖5是反電勢諧波分析；
圖中:1.外定子；2.集中繞組；3.內轉子；4.高性能釹鐵硼永磁材料；5.低性能鐵氧體永磁材料。
【具體實施方式】
[0012]下面根據說明書附圖和具體實施例對本發明作進一步解釋。
[0013]如圖1所示，一種串聯型混合磁材料電機，包括勵磁、外定子I和模塊化內轉子3，外定子I和內轉子3的鐵芯均采用國內常用的D23材料沖片疊壓而成。所述的外定子I上放置有三相交流電樞，所述的三相交流電樞采用集中繞組2，所述的勵磁采用混合永磁材料，所述的勵磁包括低性能鐵氧體永磁材料5和高性能釹鐵硼永磁材料4。
[0014]所述的內轉子3采用模塊化結構，所述的內轉子3模塊為“凸”字型，所述的內轉子3的雙肩上安裝有低性能鐵氧體永磁材料5。
[0015]所述的內轉子3之間放置有高性能釹鐵硼永磁材料4，所述的低性能鐵氧體永磁材料5和聞性能欽鐵砸永磁材料4的磁路是串聯的。
[0016]如圖2所示，每個“凸”字型轉子模塊雙肩上的鐵氧體的充磁方向一致，且指向圓心，相鄰兩個“凸”字型轉子模塊雙肩上的低性能鐵氧體永磁材料5的充磁方向相反。每個“凸”字型轉子模塊兩邊的高性能釹鐵硼永磁材料4的充磁方向相反。當低性能鐵氧體永磁材料5和高性能釹鐵硼永磁材料4的充磁方向確定之后，低性能鐵氧體永磁材料5和高性能欽鐵砸永磁材料4在磁路中就形成了串聯的關系。
[0017]如圖3所示。磁力線從高性能釹鐵硼永磁材料4經過內轉子3到低性能鐵氧體永磁材料5再經過外定子I最后回到高性能釹鐵硼永磁材料4中。此時低性能鐵氧體永磁材料5和高性能釹鐵硼永磁材料4可以看成兩節低性能和高性能的電源串聯在磁路中。為了充分體現該混合磁材料電機的優勢，建立了三個電機模型。模型I 凸”字型轉子模塊雙肩上不安裝的低性能鐵氧體永磁材料5 ;模型I1:轉子模塊不加工成“凸”字型，轉子上只有高性能釹鐵硼永磁材料4 ;模型II1:所提出的混合磁材料電機。[0018]如圖4所示，三種模型的單匝集中繞組2的反電勢波形。從圖中可以看出模型III的反電勢是正弦的，模型II的反電勢是梯形的，模型I的反電勢在放置低性能鐵氧體永磁材料5的位置出現塌陷。
[0019]附圖5給出了反電勢的傅里葉分析，從圖中可以看出，混合磁材料電機的具有最大的基波和較小的諧波，因此串聯型混合磁材料能夠獲得高度正弦化的反電勢。為磁材料的混合使用開辟了廣闊的前景。
【權利要求】
1.一種串聯型混合磁材料電機，包括勵磁、外定子和模塊化內轉子，其特征在于所述的外定子上放置有三相交流電樞，所述的三相交流電樞采用集中繞組，所述的勵磁采用混合永磁材料，所述的勵磁包括低性能鐵氧體永磁材料和高性能釹鐵硼永磁材料。
2.根據權利要求1所述的一種串聯型混合磁材料電機，其特征在于所述的內轉子采用模塊化結構，所述的內轉子模塊為“凸”字型，所述的內轉子的雙肩上安裝有低性能鐵氧體永磁材料。
3.根據權利要求2所述的一種串聯型混合磁材料電機，其特征在于所述的內轉子之間放置有高性能釹鐵硼永磁材料，所述的低性能鐵氧體永磁材料和高性能釹鐵硼永磁材料的磁路是串聯的。
【文檔編號】H02K21/14GK103647422SQ201310664997
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】劉國海, 陳前, 趙文祥, 劉正蒙 申請人:江蘇大學