[发明专利]分瓣转子并列式混合励磁磁通切换双凸极电机

说明书

技术领域

 本发明涉及一种分瓣转子并列式混合励磁磁通切换双凸极电机，适用于变速横频发电领域。

背景技术

随着对永磁材料性能的不断提高和发展，永磁电机的发展日新月异，大大提高了电机的功率密度，主要分为转子永磁型和定子永磁型电机。分瓣转子永磁磁通切换双凸极电机属于定子永磁型电机，与转子永磁型电机相比，永磁体安装简单，散热方便，转动惯量小，适于高速运行，工作安全系数高。除此之外，分瓣转子永磁磁通切换双凸极电机还具有双极性正弦磁链、绕组端部小、铜耗小等优点。因此，分瓣转子永磁磁通切换双凸极电机得到了飞速的发展。然而除具备上述优点外，分瓣转子永磁磁通切换双凸极电机还具有一般永磁电机共有的缺点：1)定位力矩大。定位力矩是由于齿槽效应造成的能量波动而引起的，为高频周期性脉动波。对于永磁电机定位力矩大的问题，目前已提出了众多解决方案，如极对数匹配、基本参数优化(改变极弧系数、槽开口宽度、气隙长度)、斜槽、磁极形状优化、磁极移位、齿配对、辅助齿/槽、过渡圆角、电流谐波补偿法等措施，均取得了一定效果。2)磁场调节困难。分瓣转子永磁磁通切换双凸极电机通过调节电枢绕组电流以达到调节磁场的目的，调节范围有限。为了在保留分瓣转子永磁磁通切换双凸极电机各项优势的前提下尽可能拓宽其调磁范围，以满足调速、发电等场合的要求，深入研究了分瓣转子并列式混合励磁磁通切换双凸极电机。

发明内容

为解决分瓣转子永磁磁通切换双凸极电机磁场调节困难的问题，本发明提出一种分瓣转子并列式混合励磁磁通切换双凸极电机。该分瓣转子并列式混合励磁磁通切换双凸极电机，包括励磁绕组、永磁体、电枢绕组、电励磁部分定子轭、永磁部分定子轭、分瓣转子、隔磁衬套和电机隔磁壳体，其特征在于：电励磁部分定子轭上交错设置6个电励磁部分电枢齿和6个电励磁部分励磁齿，电励磁部分电枢齿与电励磁部分励磁齿分别两两相对设置，电励磁部分电枢齿上匝绕电枢绕组，电励磁部分励磁齿上匝绕励磁绕组，永磁部分定子轭上交错设置6个永磁部分电枢齿和6个永磁部分励磁齿，永磁部分电枢齿与永磁部分励磁齿分别两两相对设置，永磁部分电枢齿上匝绕电枢绕组，永磁部分励磁齿上表贴永磁体，隔磁衬套与电机轴相连，分瓣转子通过燕尾槽卡在隔磁衬套中，电励磁部分定子轭和永磁部分定子轭嵌套在电机隔磁壳体内。永磁体沿径向充磁，相邻放置的永磁体充磁方向相反。励磁绕组相串联匝绕在电励磁部分励磁齿上，采用集中绕组；遵照右手定则，每个励磁绕组中的通电方向均应与其对应永磁部分励磁齿上的永磁体的充磁方向相同或相反。电枢绕组匝绕在电励磁部分与永磁部分对应的电励磁部分电枢齿和永磁部分电枢齿上分为三相，相对两个电枢齿上匝绕的电枢绕组反向串联组成一相。定转子极数可以拓展为:12/5、12/7、12/8、12/10、12/11、24/10、24/14、24/16、24/20、24/22，其中斜杠前面为定子极数，斜杠后面为分瓣转子数。

分瓣转子并列式混合励磁磁通切换双凸极电机的调磁方法，永磁体表贴于永磁部分的6个励磁齿上，与转子相对，沿径向充磁，相邻放置的永磁体充磁方向相反；永磁磁场依次经永磁体、定子轭、气隙、分瓣转子后闭合，电励磁磁场经定子轭、气隙、分瓣转子后闭合，通过调节励磁绕组电流即可实现宽范围调磁。

本发明通过改变电励磁部分的励磁线圈中直流电流大小，即可对电机进行宽范围的磁场调节，以适应变速恒频发电的要求。由于采用分瓣转子这一特殊结构，且电枢绕组隔齿绕制，因而随着转子旋转，电枢绕组中匝链的磁链进行双极性变化，且具有短磁路特征，有效减小了电机铁损；同时该结构对磁路具有一定的约束作用，降低了绕组之间的相互作用，可使相绕组互感自感比降至5%以下，从而使电机本身具有较优的容错性能，提高了电机的可靠性。

综上所述，本发明提出的分瓣转子并列式混合励磁磁通切换双凸极电机在保有分瓣转子永磁磁通切换双凸极电机优势的前提下，具有较宽的调磁范围和较好的容错性能，适用于变速恒频发电系统。

附图说明

图1是本发明的结构综向截面示意图；

图2是本发明的电励磁部分结构截面示意图；

图3是本发明的永磁部分结构截面示意图；