[發明專利]一種多邊勵磁永磁電機

在審

• 申請號: 201710158031.3
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN108631463A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 葛樺楠;蔣洪波
• 申請（專利權）人: 上海艾高實業有限公司
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K1/16;H02K3/16
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 周麗娟

本發明公開了一種多邊勵磁永磁電機，轉子裝配多個永磁體磁極，定子繞組包括電樞繞組和輔助繞組，輔助繞組還連接有用于產生具有可控相位和頻率的脈沖電流的控制電路，根據永磁體磁極的即時位置的信號，控制電路輸出信號以控制脈沖電流的通斷時刻和/或相位，使得輔助繞組勵磁磁場增加或減小電樞繞組元件的磁鏈及其變化率，從而提高電機的輸出功率和運行效率或實現電機的弱磁運行。這種弱磁方法避免了轉子勵磁滑環導致的可靠性問題，對磁鋼也不產生影響，保證了電機的可靠運行。同時，還不會增加轉子磁路損耗，增磁或弱磁的效果更優。本發明特別適用于電機弱磁運行和發電運行，也適合低速直接驅動。

技術領域

本發明涉及電機領域，具體涉及永磁電機。

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。因此，永磁電機在工業、民用、軍事以及航空航天等領域中應用非常廣泛，如用作為電動汽車用驅動電機、空調壓縮機、風力發電機、移動供電電源以及航天飛行器中的發電機。但是，對于永磁電機而言，氣隙主磁場由永磁體產生，永磁體的性能決定了氣隙磁場，其氣隙磁密受到硅鋼片最大磁密(如1.2T)的限制，使得永磁電機的氣隙磁場難以調節。當永磁電機作發電機使用時，其端電壓會隨負載大小、負載性質或者原動機轉速等因素變化而變化，從而影響永磁發電；當永磁電機作電動機使用時，難以獲得寬廣的調速范圍。因此，永磁電機氣隙磁場難以調節的缺點，在一定程度上限制了永磁電機的廣泛應用和推廣。

近年來，永磁電機開始應用于電動汽車和一些重載設備上，對電機提出了更高的要求：既要求能在高轉速下運行，又要求低速時能夠提供大轉矩。由于永磁電機的特性是一種恒轉矩特性，難以同時滿足大調速范圍和大轉矩的要求。因此，人們提出了各種混合勵磁設想，發明了多種結構形式的混合勵磁電機，以解決低速大扭矩、高速恒功率的問題。但這些混合勵磁電機在永磁電機的效率、擴大永磁電機的調速范圍等性能還有待改善。

例如，車輛牽引用永磁電機調速運行時，需要電機輸出恒功率特性，電機在基速以上，反電勢高于供電直流電壓，導致電機無法輸出功率，需要通過減小磁場的方法保證電機繞組注入電流，稱弱磁控制。對于永磁電機，通常通過電機繞組供電的相位角提前，從而削弱氣隙磁場，但這種方法由于通過繞組產生的電樞電流削弱磁場，弱磁程度相對小，磁鋼的性能和電機運行穩定性受到影響。也有人提出在磁鋼側(電機轉子上)設置勵磁繞組，控制勵磁繞組電流，削弱氣隙磁場，稱為復合勵磁技術。如圖14所示的一種電機，包括定子和轉子，其中，定子包括定子鐵芯141和定子繞組，定子繞組相應導體145設在定子開口槽內；轉子包括轉子鐵芯144、N極和S極交替排列的磁極，在相鄰的兩個磁極之間設有開口槽，勵磁繞組的導體142、143設在開口槽內，τ為極距，磁力線只穿過相鄰的兩個極。由于電機的勵磁繞組設置在轉子上，因此，需要通過滑環將電源接入勵磁繞組，這樣一來，轉子旋轉通過滑環通電，其可靠性大大降低。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種多邊勵磁永磁電機，在氣隙磁密發生極性突變的區域，通過對定子輔助繞組施加勵磁電流脈沖產生輔助磁場，在不增加轉子磁路損耗的情況下，有效加強或減弱電機主磁場，以大大提高輸出瞬時功率或實現可靠的弱磁運行，特別適用于電機弱磁運行和發電運行，也適合低速直接驅動。

一種多邊勵磁永磁電機，包括轉子組件和定子組件，其中，所述轉子組件裝配有多個永磁體磁極，所述永磁體磁極按N極和S極交替排列，相鄰的永磁體磁極N極與永磁體磁極S極之間設有間隙；所述定子組件包括定子鐵心和定子繞組；其中，

所述定子繞組包括電樞繞組(又稱主繞組)和輔助繞組(又稱勵磁繞組)，所述輔助繞組還連接有用于產生具有可控相位和頻率的脈沖電流的控制電路，根據所述永磁體磁極的即時位置的信號，所述控制電路輸出信號以控制脈沖電流的通斷時刻和/或相位：當電樞繞組導體處于所述相鄰的永磁體磁極N極和S極的間隙區域，向輔助繞組注入可控相位和頻率的脈沖電流，所述輔助繞組所產生磁場中主磁路相當于所述電樞繞組的漏磁路，即所述輔助繞組所產生的磁場的大部分對電樞繞組產生影響(在電樞繞組中感應出電勢)。