[实用新型]一种混合励磁同步电机

说明书

本实用新型公开了一种混合励磁同步电机，包括定子铁芯和转子铁芯；定子铁芯和转子铁芯之间设置气隙；定子铁芯上设置若干定子绕组和定子辅助绕组；转子铁芯上设置转子励磁绕组、整流二极管和若干永磁体，转子励磁绕组与整流二极管连接，永磁体均匀分布在转子励磁绕组两侧。当直流电通入定子辅助绕组时会产生两极恒定磁场，随着转子铁芯的旋转，转子励磁绕组切割磁感线产生交变感应电动势，经整流二极管整流后产生励磁电流，转子励磁绕组产生的磁链和永磁体产生的磁链穿过气隙。通过调节定子辅助绕组的电流大小，实现气隙磁场的调节，从而使电机更适合于电动汽车宽调速范围、高弱磁比的工况，解决了传统永磁电机励磁方式的不足。

技术领域

本实用新型属于同步电机领域，涉及一种混合励磁同步电机。

背景技术

随着环境污染以及能源供需矛盾问题日益突出，电动汽车因其节能、高效、无污染等优点，在国际上受到了极大的重视，并得到各国政府不同程度的扶持。在国内，电动汽车被批准为国家重点实施的12个重大科研专项之一，确定了三横三纵的发展布局。目前，国际上电动汽车主要采用交流异步电机、永磁同步电机、开关磁阻电机等交流驱动电机作为整车的动力来源。其中，交流电机结构简单、效率高、转矩脉动小、噪声小、易维护，同时控制技术成熟；但其高效区有限，同时存在电刷结构，降低了其作为电动汽车驱动电机的可靠性。永磁同步电机具有功率密度高、体积小、结构简单等优点；但永磁电机转子磁场无法调节，必须调节定子电流，增加定子电流的去磁分量来削弱磁场，使得定子电流增大，铜耗增加；同时这种方法会降低系统运行效率及功率因数，增加控制器成本，还存在深度弱磁控制时稳定性差和高速失控时的电压安全问题。开关磁阻电机具有电机结构简单可靠、鲁棒性好，系统成本低等优点，但其运行噪音较大，同时转矩密度不高。

20世纪80年代末，美国学者利用“混合励磁”思想提出了一种混合励磁同步电机，该电机中存在两个磁势源：永磁体和直流励磁磁势。永磁体产生主磁通，直流励磁产生辅助磁通，通过助磁与弱磁调节永磁体产生的磁通。混合励磁同步电机相比永磁同步电机具有较小的电枢反应，并且电压调整率低，励磁损耗小，可以实现电机气隙磁场的平滑可调，高效运行。随着对混合励磁同步电机研究的深入，各种拓扑结构的混合励磁同步电机被设计。根据混合励磁同步电机中永磁磁势和电励磁磁势在磁路上的相互关系，可将混合励磁同步电机分为串联励磁式和并联励磁式。由于串联励磁式混合励磁同步电机永磁体退磁的缺陷，国内外学者将研究重点集中在并联励磁式。并联励磁式混合励磁同步电机励磁绕组产生的磁通并不直接穿过永磁体，所以不存在退磁问题。

目前研究较多的是旁路式混合励磁电机，该电机转子表面磁极由铁芯极和永磁极交错排列组成，所有永磁极极性相同。电机左右端盖及机壳均由导磁材料制成。通过增加轴向磁路来调节气隙磁密以实现助磁、弱磁控制。但是由于增加了附加气隙，磁路磁阻较大，影响电励磁效率，同时结构较为复杂，电机端盖、双向凸缘等部分的设计难度较大。另一种常见混合励磁电机为组合转子结构混合励磁电机，电机采用普通交流电机定子，转子则由电励磁转子和永磁转子组合而成，在这种结构中，永磁磁通和弱磁磁通各自具有不同的物理磁路，“弱磁”表现为一种合成效果，在低速运行时，磁阻部分基本不产生转矩，降低了电机的转矩密度。而高速运行时，永磁段磁通基本不变，磁阻段的磁通则随着“弱磁”程度的增大而增大，从而导致铁磁损耗随转速呈几何级数增大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种混合励磁同步电机。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种混合励磁同步电机，包括定子铁芯和转子铁芯；定子铁芯和转子铁芯之间设置气隙；定子铁芯上设置若干定子槽，定子槽内部设置定子绕组和定子辅助绕组；转子铁芯上设置转子励磁绕组、整流二极管和若干永磁体，转子励磁绕组与整流二极管连接，永磁体均匀分布在转子励磁绕组两侧。

本实用新型进一步的改进在于：

永磁体与相邻的永磁体极性相对。