[發明專利]一種多運行模式的變繞組裂齒式永磁同步游標電機

有效

• 申請號: 202011160872.6
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112290767B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 杜懌;何卓凡;肖鳳;朱孝勇;毛怡;全力
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02K21/14
• 分類號: H02K21/14;H02K21/02;H02K1/16;H02K3/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種多運行模式的變繞組裂齒式永磁同步游標電機，屬于電機領域。本發明電機的永磁體可采用表貼、內置或內嵌等多種安裝方式，以產生電機運行所需的永磁勵磁磁場；定子鐵心采用裂齒式結構，且相鄰兩個定子齒上的分裂小齒個數不同，進而構成非均勻調制齒結構，基于非均勻調制齒對永磁磁場的調制作用，產生具有不同極對數的勵磁磁場諧波；定子槽內設有電樞繞組，且每相電樞繞組端部采用開關元器件連接；當電樞繞組中通入對稱交流電時，可基于不同的開關連接狀態產生不同的極對數電樞反應磁場，進而與非均勻調制齒調制產生的不同極對數永磁勵磁磁場諧波的有效耦合，由此實現電機的多模式運行。

技術領域

本發明涉及電機領域，具體涉及一種多運行模式的變繞組裂齒式永磁同步游標電機。

背景技術

傳統的永磁同步電機具有高效率、高功率密度等優點，廣泛應用于電動汽車等有高功率密度和高運行效率需求的領域。但傳統永磁同步電機基于永磁體勵磁，勵磁磁場難以調節，進而限制了其轉速范圍，因此通常采用機械齒輪傳動裝置實現變速功能，但是存在機械疲勞、摩擦損耗、振動噪聲等缺點。永磁游標電機基于磁場調制原理運行，具有低速大轉矩輸出特性，但與普通永磁同步電機類似，永磁游標電機同樣具有調速范圍受限的問題。

中國專利(CN108336837)在裂齒式永磁游標電機基礎上，提出在分裂小齒間增加一套三相副繞組，從而構成雙三相永磁游標電機結構，通過改變副繞組中電流的幅值和相位，可對電機氣隙內d軸和q軸磁場的有效調節，進而實現低速大轉矩和高速高效率的運行。但是該電機采用兩套三相交流繞組，使得電機的拓撲結構和驅動控制更加復雜。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種多運行模式的變繞組裂齒式永磁同步游標電機，使電機兼具低速大轉矩運行和寬調速運行的特性。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種多運行模式的變繞組裂齒式永磁同步游標電機，包括定子和轉子，定子和轉子之間設有氣隙；定子槽內部嵌有電樞繞組，每個電樞繞組線圈引出線通過開關元器件連接；定子鐵心采用裂齒式結構，且相鄰兩個定子齒上的分裂小齒個數不同，構成非均勻調制齒結構；轉子包括轉子鐵心和轉子永磁體，轉子永磁體安裝在轉子表面；

所述分裂小齒個數與定子槽數的關系為：其中表示把定子槽數分為個模塊，每個模塊上包括兩個電機定子大齒，每個定子大齒上設有分裂小齒，分裂小齒的個數可任意組合，k₁為第一個大齒上的分裂小齒個數，k₂為第二個大齒上的分裂小齒個數，且k₁≠k₂，k₁、k₂為正整數；

所述電樞繞組切換前后匝鏈不同極對數的勵磁磁場，需滿足如下極對數和定子槽數的比值：

其中，p₁為電樞繞組切換前匝鏈的極對數，p₂為電樞繞組切換后匝鏈的極對數。

進一步的技術方案，所述氣隙中包括極對數為kn_s-jp_r、kn_s+jp_r和p_r三種不同類型的諧波磁場，其中p_r為永磁體極對數，n_s為分裂小齒個數，正奇數j＝1,3,5...，整數k＝0,1,2...。

更進一步的技術方案，所述極對數根據氣隙磁密表達式獲取：

其中，F_ag為氣隙磁動勢，θ為轉子圓周位置，F_agj為j次諧波極對數分量的幅值，Λ為氣隙磁導，Λ₀為氣隙磁導的直流分量，Λ_k為k次諧波分量的幅值，ω_r為轉子旋轉的機械角速度。