[發(fā)明專利]一種多相混合勵磁同步電機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711478938.4
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108233563B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹瑞武;袁昕宜;陸鳴航
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02K1/14
• 分類號: H02K1/14;H02K1/17;H02K1/24;H02K3/28;H02K1/02;H02K3/02;H02K21/26
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔;徐曉鷺

本發(fā)明公開了一種多相混合勵磁同步電機，由定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心、電樞繞組、勵磁繞組和永磁體組成，在所述定子導(dǎo)磁齒之間設(shè)有塊永磁體，所述永磁體之間相隔的導(dǎo)磁齒數(shù)量相等；根據(jù)定子、轉(zhuǎn)子的相對位置關(guān)系，在設(shè)有永磁體的勵磁槽外側(cè)或內(nèi)側(cè)軛部被移除。在內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，所述集中電樞繞組和集中勵磁繞組自定子徑向方向由內(nèi)向外設(shè)置，在設(shè)有永磁體的勵磁槽外側(cè)軛部被移除；在外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，所述集中電樞繞組和集中勵磁繞組自定子徑向方向由外向內(nèi)置，在設(shè)有永磁體的勵磁槽內(nèi)側(cè)軛部被移除。本電機通過永磁體和勵磁繞組共同提供激勵磁通，不僅提高了電機的轉(zhuǎn)矩密度，而且具有很強的磁場調(diào)節(jié)能力，適用于風(fēng)力發(fā)電、電動汽車等需要寬調(diào)速范圍的場合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種混合勵磁同步電機，屬于電機制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)化進程的推進和新能源技術(shù)的發(fā)展，電機在風(fēng)力發(fā)電、新能源汽車領(lǐng)域得到了廣?泛的應(yīng)用。雙饋感應(yīng)電機結(jié)構(gòu)簡單，造價成本低，應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)時可以實現(xiàn)發(fā)電機側(cè)有?功功率及電網(wǎng)側(cè)無功功率的控制，且所需的變流器容量較小，價格低廉，占用空間小，但是該?電機結(jié)構(gòu)上存在滑環(huán)和電刷，具有維護不便，可靠性差等缺點，從而限制了其使用范圍。傳統(tǒng)?永磁同步電機具有高效率和高功率密度的特點，并且采用無刷結(jié)構(gòu)，維護方便，可靠性高，在?普通傳動領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但是傳統(tǒng)無刷永磁電機大多采用轉(zhuǎn)子永磁型結(jié)構(gòu)，即永磁體位?于轉(zhuǎn)子，這種結(jié)構(gòu)具有一定的局限性：一方面，為防止電機運轉(zhuǎn)時永磁體受離心力作用而脫落，?需要在轉(zhuǎn)子上安裝固定裝置，導(dǎo)致其機構(gòu)復(fù)雜，成本增加；另一方面，由于永磁體位于轉(zhuǎn)子，?冷卻條件差，散熱困難，隨著溫度的上升，可能導(dǎo)致永磁體性能下降，嚴(yán)重時甚至發(fā)生不可逆?退磁或完全失磁。因此，一種新型的定子型永磁同步電機進入了人們的視野。這種電機的永磁?體均位于定子側(cè)，而轉(zhuǎn)子僅由鐵芯組成，這不僅極大地降低了電機的復(fù)雜度，還有效地增強了?永磁體的散熱性，降低了永磁體發(fā)生不可逆退磁甚至失磁的風(fēng)險。但是，永磁同步電機由于采?用永磁體，不僅增加了電機的成本，而且電機的勵磁不便調(diào)節(jié)，高速運行時需要采用弱磁控制?技術(shù)，這無疑增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。

為了在保留定子型永磁同步電機優(yōu)勢的同時提高電機的調(diào)磁能力，一種混合勵磁電機得到?了相關(guān)學(xué)者的廣泛關(guān)注。該電機在定子型永磁同步電機的基礎(chǔ)上將部分永磁體替換為勵磁繞?組，因此它的勵磁部分包含了永磁體和勵磁繞組，能夠相當(dāng)靈活地調(diào)節(jié)電機中的磁場強度，且?電樞繞組、勵磁繞組和永磁體均置于定子，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，僅由導(dǎo)磁材料組成，可靠性高。然?而，研究表明該電機的永磁磁路和勵磁磁路存在矛盾性，這導(dǎo)致永磁磁場和勵磁磁場無法同時?發(fā)揮其最大效用，永磁體和勵磁電流的利用率低，發(fā)電機的效率不高；永磁體的需求量較大，?電機成本比較高；當(dāng)發(fā)生短路故障時存在較大的短路電流，應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電等場合需要力矩限?制器。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：

針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的是在于提供一種調(diào)磁性能好、運行可靠、無電刷、?電樞繞組、勵磁繞組和永磁體均置于定子且可以單獨控制、結(jié)構(gòu)簡單、成本低的混合勵磁同步?電機。通過控制直流勵磁繞組的電流大小可以控制電機的勵磁磁場，從而保證該電機作為電動?機運行時具有較寬的恒功率調(diào)速范圍，而作為發(fā)電機在不同速度運行時輸出恒定電壓；另外，?由于永磁體充磁方向沿同一圓周切線方向，當(dāng)不存在勵磁電流時，永磁磁場僅在定子側(cè)形成閉?合回路，此時每相繞組匝鏈的總磁通為零，輸出電壓為零，從而保證當(dāng)發(fā)生短路故障時，通過?控制勵磁電流的大小，就可以保證短路電流幾乎為零，避免短路故障時對風(fēng)機的沖擊，省去了?力矩限制器。

技術(shù)方案：

為了實現(xiàn)以上功能，本發(fā)明提供了一種新型混合勵磁同步電機，它由一個定子11、一個?轉(zhuǎn)子10、集中電樞繞組111、集中勵磁繞組112和永磁體113組成；所述定子11和轉(zhuǎn)子10均?由導(dǎo)磁材料構(gòu)成且二者之間具有氣隙，所述定子11上設(shè)有定子導(dǎo)磁齒110，定子導(dǎo)磁齒110?之間有槽，部分槽中設(shè)有永磁體113，定子導(dǎo)磁齒110上設(shè)有集中電樞繞組111和集中勵磁繞?組112。