[發明專利]一種基于諧波勵磁的無刷混合勵磁永磁電機

在審

• 申請號: 201710048680.8
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106787564A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 夏永洪;顧偉華;周琳;張聰;儀軒杏;黃劭剛
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: H02K21/14
• 分類號: H02K21/14;H02K21/02;H02K29/03
• 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

本發明屬于電機技術領域，涉及一種永磁電機，特別涉及一種基于諧波勵磁的混合勵磁永磁電機。

背景技術

為了削弱或者消除電機中按空間分布的諧波磁場，電機設計者提出了許多有效的措施，如繞組的短距和分布、分數槽繞組、定子斜槽或者轉子斜極、磁極形狀優化、極槽配合，以及定、轉子槽配合等。然而，在滿足電機運行性能要求的前提下，將諧波磁場感應的諧波電動勢進行勵磁是一種利用諧波磁場的有效方式，尤其是將諧波勵磁與永磁勵磁相結合形成的諧波勵磁的混合勵磁永磁電機更具有廣闊的應用前景。首先，諧波勵磁與永磁勵磁相結合的方式克服了傳統諧波勵磁同步電機勵磁功率不足的缺陷；其次，無需附加的起勵裝置，且建壓時間短，起勵速度快；此外，由于永磁體的存在，且永磁勵磁起主導作用，所需的諧波勵磁功率較小，運行效率較高；同時，獲取的諧波磁場也可用于調節永磁電機的氣隙磁場。

專利ZL 2013 1 0076126.2提出了一種三次諧波勵磁的混合勵磁永磁同步電機，該電機定子有兩套繞組：電樞繞組和三次諧波繞組，三次諧波繞組的極距為電樞繞組極距的1/3，利用氣隙中固有的三次諧波磁場在定子三次諧波繞組中感應的三次諧波電動勢，經晶閘管整流后借助電刷和集電環等機械裝置，提供給發電機的勵磁繞組進行勵磁，通過控制晶閘管的觸發脈沖實現永磁電機氣隙磁場的調節。但該電機仍保留了電刷和滑環等機械裝置，維護困難，失去了永磁電機應有的無刷化優點。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種基于諧波勵磁的無刷混合勵磁永磁電機，該電機在上述專利的基礎上，在轉子側增加一套與定子三次諧波繞組極距匹配的諧波繞組，借助電磁感應的機理，將諧波勵磁功率由定子側直接傳遞到轉子側，無需電刷和集電環等機械裝置。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種基于諧波勵磁的無刷混合勵磁永磁電機，包括一機殼（1），機殼（1）內裝有由定子鐵心（2）、定子電樞繞組（3）和定子三次諧波繞組（4）組成的定子，以及由轉子鐵心（5）、永磁體（6）、轉子勵磁繞組（7）、轉子諧波繞組（8）和轉軸（9）的轉子。定子電樞繞組（3）和定子三次諧波繞組（4）分布于定子鐵心上沿圓周方向均勻開設的槽（10）中，定子三次諧波繞組（4）通過雙向可控器件短接，可控器件導通時間由勵磁控制器根據發電機的端電壓決定。轉子鐵心（5）上布置有永磁體（6）、轉子勵磁繞組（7）和轉子諧波繞組（8），轉子勵磁繞組（7）和轉子諧波繞組（8）分布于轉子鐵心（5）沿圓周方向開設的槽（11）中，兩者通過二極管整流電路直接相連。

所述的定子電樞繞組（3）可以為多相對稱繞組，也可以為單相繞組；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（4）為單相繞組。

所述的定子電樞繞組（3）極距為定子三次諧波繞組（4）極距的三倍。

所述的定子三次諧波繞組（4）節距與轉子諧波繞組（8）節距相等。

所述的轉子諧波繞組（8）可以為多相對稱繞組，也可以為單相繞組。

所述的轉子勵磁繞組（7）可以是集中繞組，也可以為分布繞組。

所述的轉子勵磁繞組（7）和轉子諧波繞組（8）可以相互獨立，也可以采用一套轉子勵磁繞組（7）實現兩套繞組的功能。

所述的永磁體（6）數量可以根據需要成對任意設置。

所述的永磁體（6）可以采用切向結構，以及混合結構。

所述的混合勵磁永磁電機定、轉子基波極對數相等。

所述的雙向可控器件可以為兩個可控器件的組合，也可以為具有雙向導通功能的集成模塊。

所述的可控器件可以為半控型器件，也可以為全控型器件；

所述的轉子可以在定子內或者放置于定子外。