[發明專利]電動汽車用復合勵磁永磁同步發電機

無效

• 申請號: 200910035375.0
• 申請日: 2009-09-17
• 公開（公告）號: CN101662197A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 胡崗;林德芳;胡溢文;陳鋒
• 申請（專利權）人: 蘇州工業園區美能新能源有限公司;蘇州工業園區和鑫電器有限公司
• 主分類號: H02K21/14
• 分類號: H02K21/14;H02K1/27
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司
• 代理人: 陳忠輝;姚姣陽

技術領域

本發明涉及一種電動汽車用復合勵磁永磁同步發電機，屬于電機技術領域。

背景技術

隨著稀土永磁材料的發展，永磁同步發電機的應用越來越廣泛。與電勵磁的同步電機相比，永磁勵磁無需勵磁繞組，具有結構簡單、運行可靠、體積小、效率高、功率密度高等優點。但其最大的缺點是永磁勵磁無法調節，作為電動機，無法通過調節勵磁達到弱磁擴速、獲得寬廣的恒功率調速；作為發電機，由于轉子永磁體的高矯頑力，使發電機的輸出電壓無法調節，當負載或轉速變化時，永磁同步發電機難以保持恒壓，因此在電動汽車中的應用受到限制。復合勵磁永磁同步發電機較好地解決了永磁電機勵磁調節困難以及電勵磁電機效率低的問題，具有永磁體和勵磁電流兩種磁源，融合了兩者的優點，利用永磁體和電勵磁繞組組合勵磁，對氣隙磁進行控制，調節發電機輸出電壓。氣隙磁場的主要部分由稀土永磁體建立，而電壓調節所需的磁場變化部分由輔助的電勵磁繞組來實現。

目前各種結構的復合勵磁同步電機，各自存在以下缺陷：如爪極電勵磁永磁同步電機、徑向/軸向復合勵磁同步電機和環形定子橫向磁通電機等，電勵磁磁路附加氣隙多，軸向磁場受電機直徑的制約，電機結構復雜；同步/永磁復合勵磁電機電壓諧波多，轉矩波動大；同步/永磁復合勵磁電機和組合轉子復合勵磁電機可靠性和效率較低；組合轉子復合勵磁電機鐵磁損耗隨速度顯著增大；永磁軸向分段式電機，即永磁主發部分和電勵磁輔發部分通過轉軸共用一套定子鐵心連接，結構有多種多樣，但實際上在軸向是兩臺電機，體積、重量增加；后兩種電機均為表面安裝式永磁，磁場調節、弱磁擴速困難，并且沒有極靴保護，存在去磁危險，調壓性能差。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種電動汽車用復合勵磁永磁同步發電機(HESG)，確保發電機負載變化時輸出電壓恒定，具有良好的波形。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

電動汽車用復合勵磁永磁同步發電機，所述電機包括機殼和機殼內的定子和轉子，定子包括固定在機殼內壁的定子鐵芯和定子繞組，定子鐵芯包括定子磁軛、定子槽和定子齒，轉子包括轉軸和轉子鐵芯，特點是：所述轉子鐵芯內圓周方向設有輔助電勵磁繞組和內置式V型磁鋼，永磁體作用的磁路與電勵磁作用的磁路在轉子極面聯成一體，兩者磁路各自獨立，共用一套定子鐵芯(電樞)；電樞感應電勢由永磁體和輔助電勵磁繞組共同產生，達到輸出端電壓高效節能、高精度調節的目的，V型內置式永磁有顯著的聚磁效應，可增加輸出電壓8％。

所述內置式V型磁鋼與極靴構成永磁極，所述輔助電勵磁繞組與該繞組間的鐵心構成勵磁極；相鄰反極性的磁極不是自身勵磁或者設置磁鋼構成，而是磁通回路在轉子鐵芯8形成的鐵心極10，實際極數和電機特性，取決于輔助電勵磁繞組7產生的勵磁極的勵磁方式：設發電機極數為2P，則勵磁極數為P/2，永磁極數為P/2；如果輔助電勵磁繞組7通入正向勵磁電流+I_e，即電勵磁繞組產生的極性與永磁極性相同，則HESG形成對稱2P極的磁場，勵磁磁場在定子繞組感應的電勢應與永磁磁場感應的電勢相加，輸出電壓與功率最大；如果勵磁繞組不勵磁，I_e＝0，則HESG形成非對稱P極的磁場，通過定子的磁通不為零，此時，感應的電勢不為零，有少量輸出電壓與功率；如果勵磁繞組通入反向勵磁電流-I_e，即電勵磁繞組產生的極性與永磁極性相反，則HESG形成對稱P極的磁場。

進一步地，上述的電動汽車用復合勵磁永磁同步發電機，其中，所述內置式V型磁鋼為分段式結構，與V型整體磁鋼相比，每段磁鋼質量僅為整體磁鋼1/3，大幅度減小發電機高速運行時對磁鋼槽的應力和離心力，有利于發電機高速運行。

更進一步地，上述的電動汽車用復合勵磁永磁同步發電機，其中，所述內置式V型磁鋼間的極靴設置有孔穴，所述孔穴中填充樹脂，減輕轉子重量和應力，避免轉子高速變形。

更進一步地，上述的電動汽車用復合勵磁永磁同步發電機，其中，所述內置式V型磁鋼間的極靴中心徑向開槽，形成極靴槽，極靴槽中填充非磁性良導體(銅條)，負載突然增加時，在銅導體上產生渦流，阻礙磁通上升，抑制靜態、動態電樞反應，避免磁鋼去磁危險，改善輸出電壓波形，提高氣隙磁密，提高輸出功率。