[發明專利]三次諧波勵磁的混合勵磁永磁同步電機

有效

• 申請號: 201310076126.2
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN103199662A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 夏永洪;黃劭剛;張景明;陳瑛
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: H02K21/14
• 分類號: H02K21/14
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明電機技術領域，涉及一種永磁電機。

背景技術

永磁電機具有高效率、高功率密度、結構簡單以及運行可靠等諸多優點，使得永磁電機的應用非常廣泛，如電動汽車用驅動電機、空調壓縮機、風力發電機、移動電源以及航天飛行器中的發電機。同時，氣隙磁場調節困難的缺點也在一定程度上阻礙了永磁電機的進一步推廣和應用。為了克服其缺點，許多專家和學者提出了多種混合勵磁永磁電機，該電機中同時存在兩種勵磁磁動勢：永磁磁動勢和電勵磁磁動勢，通過調節電勵磁磁動勢實現了永磁電機氣隙磁場的調節。

目前，混合勵磁永磁電機方案較多，根據勵磁繞組在電機中的不同布置，可分為勵磁繞組靜止型混合勵磁永磁電機和勵磁繞組旋轉型混合勵磁永磁電機。對于勵磁繞組靜止型混合勵磁永磁電機，其勵磁繞組為環形，布置在定子上或者在電機的軸端，這類混合勵磁永磁電機除了存在徑向磁路外，還存在軸向磁路，甚至還存在附加氣隙，因而增加了磁路長度，從而降低了電機的效率。對于勵磁繞組旋轉型混合勵磁永磁電機，其中有一類混合勵磁永磁電機是永磁同步電機和電勵磁同步電機兩者的組合，兩臺電機在磁路上相互獨立，從而降低了電機的功率密度。并且，無論是勵磁繞組靜止型混合勵磁永磁電機還是勵磁繞組旋轉型混合勵磁永磁電機，其用于調節電機氣隙磁場所需的勵磁電流均是由外部電源提供。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種三次諧波勵磁的混合勵磁永磁同步電機，該電機通過獲取氣隙磁場中固有的三次諧波磁場能量實現永磁電機氣隙磁場的調節。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種三次諧波勵磁的混合勵磁永磁同步電機，包括一機殼，機殼內裝有由定子鐵心、定子電樞繞組、定子三次諧波繞組組成的定子和固定在機殼上的電刷以及由轉子鐵心、轉子勵磁繞組、永磁體、轉軸、集電環組成的轉子。定子電樞繞組和定子三次諧波繞組分布于定子鐵心上沿圓周方向開設的槽中。轉子鐵心上布置有永磁體和轉子勵磁繞組，轉子勵磁繞組分布于永磁體之間的轉子鐵心沿圓周方向開設的槽中，其引線與集電環相連。集電環套在轉軸上，與靜止的電刷相連。

所述的定子電樞繞組可以為三相繞組，也可以為單相或者多相繞組；可以為整數槽繞組，也可以為分數槽繞組。

所述的定子三次諧波繞組為單相繞組。

所述的定子電樞繞組極距為定子三次諧波繞組極距的三倍。

所述的轉子勵磁繞組可以是集中繞組，也可以為分布繞組。

所述的轉子永磁體數量可以根據需要成對任意設置。

所述的轉子永磁體可以采用切向結構，以及混合結構。

所述的轉子可以在定子內或者放置于定子外。

所述的混合勵磁永磁同步電機定子極對數與轉子極對數相同。

本發明的一種三次諧波勵磁的混合勵磁永磁同步電機定子上布置兩套繞組：定子電樞繞組和定子三次諧波繞組。定子電樞繞組用于機電能量轉換，定子三次諧波繞組用于獲取氣隙中的三次諧波磁場能量，定子三次諧波繞組極對數為定子電樞繞組極對數的三倍。電機轉子上不僅有永磁體，而且布置了勵磁繞組。轉子極對數與定子電樞繞組極對數相同。定子電樞繞組和定子三次諧波繞組分別與勵磁磁動勢產生的基波磁場和三次諧波磁場相對應，產生電磁感應作用，相當于一臺旋轉磁極的同步發電機。定子三次諧波繞組感應的電動勢經過晶閘管整流后得到所需的直流勵磁電流，該直流勵磁電流建立的電勵磁磁動勢用于調節電機的氣隙磁場，從而達到調節定子電樞繞組電壓的目的。

與現有技術相比，本發明的混合勵磁永磁電機具有如下特點。

1、通過獲取氣隙中固有的三次諧波磁場能量用于永磁電機氣隙磁場的調節，并且無需為三次諧波磁場設置專門的鐵磁材料，提高了材料的利用率。

2、通過控制晶閘管整流電路觸發脈沖的相位可調節轉子勵磁繞組電流以及發電機端電壓，具有氣隙磁場調節方便的優點。

3、與普通永磁同步電機結構相近，不存在軸向磁路和附加氣隙，且三次諧波磁場僅用于氣隙磁場的輔助調節，電勵磁損耗小，保持了永磁電機效率高的優點。

附圖說明

圖1是圖2的A-A截面圖，為三次諧波勵磁的混合勵磁永磁同步電機結構示意圖。其中1為機殼，2為定子鐵心，3為定子電樞繞組，4為定子三次諧波繞組，5為永磁體，6為轉軸，7為轉子鐵心，8為轉子勵磁繞組，9為電刷，10為集電環，11為軸承。