[实用新型]双馈混合磁极永磁电机

说明书

技术领域

本实用新型属于电机技术领域，特别涉及混合励磁永磁电机。

背景技术

我国稀土资源丰富，开发应用永磁节能电机具有重大的战略意义。永磁同步发电机以永磁体励磁，消除了电励磁同步电机励磁损耗，并消除了机械接触装置，具有结构简单，运行可靠和功率密度大、效率高的显著优点。但是，永磁电机固有的永磁磁场调节困难已经成为它在发电机方面应用和推广的瓶颈。混合励磁同步电机中既有永磁磁极又有励磁绕组，两个磁势源同时存在，综合了电励磁同步电机调磁方便和永磁同步电机效率高、转矩/质量比大等优点，同时也克服了永磁同步电机磁场调节难的缺陷。因此混合励磁电机已经成为一个热点话题，各国学者对其进行了深入研究，并提出了许多励磁方案。

美国威斯康星大学的Thomas A.Lipo提出了一种混合励磁永磁电机，定子绕组与普通的永磁机的类似，转子上分别有永磁体和电励磁，其中永磁体极占大部分，电励磁极提供小部分磁场以平衡气隙磁场的变化。该方案电机磁路与传统电机相似，结构简单，但是转子电励绕组与外部的仍需要滑环和电刷，不能实现无刷化，以致电机维护工作量大。

目前，混合励磁永磁电机主要有两类，一类是采用轴向/径向磁路混合励磁的永磁电机，它是通过改变电机轴向磁路的磁通来控制电枢绕组的电压，其励磁绕组为环形线圈，可实现无刷化。但这种轴向混合励磁，存在附加气隙，电励磁效率低，材料利用率及功率密度不高。另一类是采用分离磁路混合励磁的永磁电机，它是将电机分为两段，使永磁磁路和电励磁磁路完全分开，通过改变电机电励磁部分磁路的磁通来控制电枢绕组的电压。但是这种电机实质是一般永磁发电机与电励磁发电机的复合，其结构复杂，电励磁效率，材料利用率及功率密度也不高。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种转子无绕组，不存在轴向磁路，电机无需分为两段，结构简单，可运行于高转速，高效率，磁场调节范围大的双馈混合磁极永磁电机。

本实用新型的双馈混合磁极永磁电机由定子和转子构成。转子上不设绕组，电机绕组全部安放在定子上。电机绕组由主绕组与谐波绕组组成。主绕组用于机电能量转换，谐波绕组用于励磁控制。转子的极对数与主绕组的极对数相同，一部分为永磁磁极，另一部分为铁磁磁极。电机的谐波绕组采用分数次谐波，其极对数与铁磁磁极的极对数相同，为主绕组的极对数的1/N，N可以为大于1的任何整数。本实用新型主要采用N＝2和N＝3。当N＝2时，转子的永磁磁极的极数为电机极数的一半，可以做成极对数P＝2，4，6，8......的各种电机；当N＝3时，转子的永磁磁极的极数为电机极数的2/3，可以做成极对数P＝3，6，9，12......的各种电机。

本实用新型所述的转子可设计成内转子，也可设计成外转子。

本实用新型所述的主绕组与谐波绕组，可以做成两套独立的绕组，也可以做成一套具有两组端口的绕组。

与现有技术相比，本实用新型的双馈混合磁极永磁电机具有如下特点：

1、电机结构简单，电机无需分段，转子无绕组，可靠性高。

2、与普通永磁电机结构相近，有利于磁路分布和电机绕组的优化设计，电机的功率密度高，电压畸变率低。

3、不存在轴向磁路和附加气隙，磁路短，漏磁小，电励磁通过谐波磁势调节，其励磁损耗小，电机的效率高。

4、谐波控制绕组电流可以实现增磁和减磁的双向控制，具有很强的调节主磁场能力，能使电机适应宽的运行速度要求。

附图说明

图1是图2A-A截面图为双馈混合磁极永磁电机结构示意图。其中1为机壳，2为定子铁心，3为电机绕组，4为永磁磁极，5为铁磁磁极，6为转轴，7为转子铁心。

图2是图1中电机截面图，以N＝3时的6极为例。其中2为定子铁心，3为电机绕组，4为永磁磁极，5为铁磁磁极，6为转轴，7为转子铁心。

图3也是图1电机截面图，以N＝2时的8极为例。其中2为定子铁心，3为电机绕组，4为永磁磁极，5为铁磁磁极，6为转轴，7为转子铁心。

图4是6极电机的外转子式结构示意图。其中2为定子铁心，3为电机绕组，4为永磁磁极，5为铁磁磁极，6为转轴，7为转子铁心。

图5是8极电机的外转子式结构示意图。其中2为定子铁心，3为电机绕组，4为永磁磁极，5为铁磁磁极，6为转轴，7为转子铁心。

图6是6极电机永磁磁路示意图。

图7是6极电机电励磁磁路示意图。

图8是8极电机永磁磁路示意图。

图9是8极电机电励磁磁路示意图。