[發(fā)明專利]增磁型凸極式混合勵磁同步電機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110272701.7
• 申請日: 2011-09-15
• 公開（公告）號: CN103001434A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 應(yīng)紅亮
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電驅(qū)動有限公司;上海汽車電驅(qū)動有限公司;上海汽車電驅(qū)動工程技術(shù)研究中心有限公司
• 主分類號: H02K21/00
• 分類號: H02K21/00;H02K1/27;H02K1/24
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電機(jī)，尤其涉及一種可通過轉(zhuǎn)子上的電勵磁繞組來控制氣隙磁場，且具有增磁型磁阻轉(zhuǎn)矩的混合勵磁同步電機(jī)。

背景技術(shù)

混合勵磁電機(jī)集合了永磁電機(jī)和電勵磁電機(jī)的特點(diǎn)，可簡單、靈活、經(jīng)濟(jì)地調(diào)節(jié)電機(jī)氣隙磁場，改變繞組感應(yīng)電勢的特點(diǎn)。然而，一般的混合勵磁電機(jī)在功率密度指標(biāo)上難以與傳統(tǒng)永磁電機(jī)相比，而且由于比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致加工難度較大，實(shí)用價(jià)值較小，因此基本上還沒有實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的混合勵磁電機(jī)。

一般的IPM電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)均為直軸電感小于交軸電感，而凸極式電勵磁轉(zhuǎn)子則均為直軸電感大于交軸電感。施加交軸電流和弱磁效應(yīng)的直軸電流的情況下，IPM轉(zhuǎn)子能產(chǎn)生正向的弱磁性磁阻轉(zhuǎn)矩，而電勵磁轉(zhuǎn)子卻產(chǎn)生反向的磁阻轉(zhuǎn)矩，因此這兩種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)難以統(tǒng)一于混合勵磁電機(jī)中。

此外，一般的IPM電機(jī)產(chǎn)生的弱磁性磁阻轉(zhuǎn)矩會有一定的副作用：1)一般的IPM電機(jī)轉(zhuǎn)子，交軸電感較大，因此交軸的電樞反應(yīng)相當(dāng)劇烈，這會嚴(yán)重影響磁場波形的正弦性；2)為了產(chǎn)生正向的轉(zhuǎn)矩，會有一定幅度的弱磁性直軸電流，在削弱基波磁勢的同時(shí)，也同時(shí)會造成磁場諧波分量的增多；3)弱磁性直軸電流對磁鋼會產(chǎn)生很強(qiáng)的去磁效應(yīng)，對磁鋼的安全產(chǎn)生威脅。

所以，如果有直軸電感大于交軸電感IPM轉(zhuǎn)子，就能產(chǎn)生正向的增磁性的磁阻轉(zhuǎn)矩，由于這時(shí)施加的是增磁性直軸電流和交軸電流，沒有弱磁性磁阻轉(zhuǎn)矩的副作用。此外，這樣的IPM轉(zhuǎn)子和凸極式電勵磁轉(zhuǎn)子在磁阻轉(zhuǎn)矩性質(zhì)上有很好的一致性，能很好的融合在一起。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種具有增磁性磁阻轉(zhuǎn)矩的混合勵磁同步電機(jī)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種增磁型凸極式混合勵磁同步電機(jī)，主要包括定子和轉(zhuǎn)子，所述的定子采用與常規(guī)永磁同步電機(jī)定子結(jié)構(gòu)相同的定子；所述的轉(zhuǎn)子與凸極式電勵磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子外形相似，具有電勵磁繞組且交軸氣隙大于直軸氣隙；轉(zhuǎn)子的每個(gè)磁極上分別設(shè)計(jì)有兩個(gè)“V”字型磁鋼槽，磁鋼槽內(nèi)分別放置同極性的磁鋼，最終形成交軸磁阻大于直軸磁阻的雙“V”字型的混合勵磁磁極結(jié)構(gòu)。

所述的兩個(gè)“V”字型磁鋼槽之間留有較寬的筋，使得電勵磁繞組產(chǎn)生的磁勢可以很容易的通過這條筋，勵磁功率得以降低。

本發(fā)明的磁場調(diào)節(jié)原理可結(jié)合圖3a)、圖3b)、圖3c)說明如下：

通過調(diào)節(jié)電勵磁繞組的電流大小和方向，可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子磁場的磁場分布，從而影響氣隙磁場的大小。當(dāng)電勵磁電流為零的情況下，空載的氣隙磁密波形中間會有一定的空缺，如圖3a)所示；當(dāng)施加增磁性勵磁電流時(shí)，空載氣隙磁密波形中間的空缺會被補(bǔ)上，如圖3b)所示；當(dāng)施加弱磁性勵磁電流時(shí)，空載氣隙磁密波形的中間部分會和兩邊相反，如圖3c)所示。

本發(fā)明的直軸電感大于交軸電感的原理可結(jié)合圖4、圖5如下：

本發(fā)明的轉(zhuǎn)子外形采用與凸極式電勵磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子相似的外形，從而構(gòu)成了交軸氣隙大于直軸氣隙的情況。

本發(fā)明的轉(zhuǎn)子由于在每個(gè)轉(zhuǎn)子磁極上分別設(shè)計(jì)有兩個(gè)“V”字型磁鋼槽，從而進(jìn)一步促進(jìn)了交軸磁阻大于直軸磁阻的情況。

如圖4所示為電機(jī)的交軸磁路，圖5所示則為電機(jī)的直軸磁路，可見交軸磁路的磁阻相對直軸磁路的磁阻會大很多，所以本發(fā)明的直軸電感會大于交軸電感。

本發(fā)明增磁型凸極式混合勵磁同步電機(jī)由于采用了以上技術(shù)方案，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)：

1、由于磁場的波形幅值及形狀可控，感應(yīng)電勢的可調(diào)范圍寬廣；

2、直流勵磁繞組產(chǎn)生的磁勢基本不會對磁鋼的工作點(diǎn)產(chǎn)生影響，因而不會對永磁體產(chǎn)生不可逆退磁的危險(xiǎn)；

3、交軸電樞反應(yīng)較輕，負(fù)載下磁場的對稱性較好；

4、為產(chǎn)生正向的磁阻轉(zhuǎn)矩，會施加增磁性的直軸電流，這避免了對磁鋼產(chǎn)生的去磁效應(yīng)，進(jìn)一步增強(qiáng)了磁鋼的安全性；

5、施加的增磁性直軸電流，在電勵磁磁勢不足時(shí)，會對基波磁場產(chǎn)生補(bǔ)充，形成的負(fù)載反電勢的正弦性較一般的IPM電機(jī)更好；

6、由于電勵磁繞組集成在同一個(gè)轉(zhuǎn)子上，因此結(jié)構(gòu)相對緊湊；

7、結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)性較好，易實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明增磁型凸極式混合勵磁同步電機(jī)的軸向剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是電機(jī)轉(zhuǎn)子的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3a)、圖3b)、圖3c)是各種勵磁情況的氣隙磁密波形示意圖；

圖4是電機(jī)的交軸磁路示意圖；

圖5是電機(jī)的直軸磁路示意圖。

具體實(shí)施方式