[实用新型]一种基于谐波励磁的无刷混合励磁永磁电机

说明书

技术领域

本实用新型属于电机技术领域，涉及一种永磁电机，特别涉及一种基于谐波励磁的混合励磁永磁电机。

背景技术

为了削弱或者消除电机中按空间分布的谐波磁场，电机设计者提出了许多有效的措施，如绕组的短距和分布、分数槽绕组、定子斜槽或者转子斜极、磁极形状优化、极槽配合，以及定、转子槽配合等。然而，在满足电机运行性能要求的前提下，将谐波磁场感应的谐波电动势进行励磁是一种利用谐波磁场的有效方式，尤其是将谐波励磁与永磁励磁相结合形成的谐波励磁的混合励磁永磁电机更具有广阔的应用前景。首先，谐波励磁与永磁励磁相结合的方式克服了传统谐波励磁同步电机励磁功率不足的缺陷；其次，无需附加的起励装置，且建压时间短，起励速度快；此外，由于永磁体的存在，且永磁励磁起主导作用，所需的谐波励磁功率较小，运行效率较高；同时，获取的谐波磁场也可用于调节永磁电机的气隙磁场。

专利ZL 2013 1 0076126.2提出了一种三次谐波励磁的混合励磁永磁同步电机，该电机定子有两套绕组：电枢绕组和三次谐波绕组，三次谐波绕组的极距为电枢绕组极距的1/3，利用气隙中固有的三次谐波磁场在定子三次谐波绕组中感应的三次谐波电动势，经晶闸管整流后借助电刷和集电环等机械装置，提供给发电机的励磁绕组进行励磁，通过控制晶闸管的触发脉冲实现永磁电机气隙磁场的调节。但该电机仍保留了电刷和滑环等机械装置，维护困难，失去了永磁电机应有的无刷化优点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于谐波励磁的无刷混合励磁永磁电机，该电机在上述专利的基础上，在转子侧增加一套与定子三次谐波绕组极距匹配的谐波绕组，借助电磁感应的机理，将谐波励磁功率由定子侧直接传递到转子侧，无需电刷和集电环等机械装置。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种基于谐波励磁的无刷混合励磁永磁电机，包括一机壳（1），机壳（1）内装有由定子铁心（2）、定子电枢绕组（3）和定子三次谐波绕组（4）组成的定子，以及由转子铁心（5）、永磁体（6）、转子励磁绕组（7）、转子谐波绕组（8）和转轴（9）的转子。定子电枢绕组（3）和定子三次谐波绕组（4）分布于定子铁心上沿圆周方向均匀开设的槽（10）中，定子三次谐波绕组（4）通过双向可控器件短接，可控器件导通时间由励磁控制器根据发电机的端电压决定。转子铁心（5）上布置有永磁体（6）、转子励磁绕组（7）和转子谐波绕组（8），转子励磁绕组（7）和转子谐波绕组（8）分布于转子铁心（5）沿圆周方向开设的槽（11）中，两者通过二极管整流电路直接相连。

所述的定子电枢绕组（3）可以为多相对称绕组，也可以为单相绕组；可以为整数槽绕组，也可以为分数槽绕组。

所述的定子三次谐波绕组（4）为单相绕组。

所述的定子电枢绕组（3）极距为定子三次谐波绕组（4）极距的三倍。

所述的定子三次谐波绕组（4）节距与转子谐波绕组（8）节距相等。

所述的转子谐波绕组（8）可以为多相对称绕组，也可以为单相绕组。

所述的转子励磁绕组（7）可以是集中绕组，也可以为分布绕组。

所述的转子励磁绕组（7）和转子谐波绕组（8）可以相互独立，也可以采用一套转子励磁绕组（7）实现两套绕组的功能。

所述的永磁体（6）数量可以根据需要成对任意设置。

所述的永磁体（6）可以采用切向结构，以及混合结构。

所述的混合励磁永磁电机定、转子基波极对数相等。

所述的双向可控器件可以为两个可控器件的组合，也可以为具有双向导通功能的集成模块。

所述的可控器件可以为半控型器件，也可以为全控型器件。

所述的转子可以在定子内或者放置于定子外。