[发明专利]一种同步电机的转子结构

说明书

本发明提供了一种同步电机的转子结构，包括转子轴、转子铁芯，所述转子铁芯套在转子轴上，所述转子铁芯上设有励磁绕组、辅助励磁绕组、一个或多个磁极组，所述磁极组包括第一磁极、第二磁极，所述第一磁极、第二磁极安装在转子铁芯上，所述第一磁极与第二磁极的极性不同，所述励磁绕组缠绕在转子铁芯上，所述辅助励磁绕组缠绕在转子铁芯上，且所述辅助励磁绕组嵌于第一磁极、第二磁极外侧。本发明同步电机机械结构简单，不需要做过大的变动便可实现对转子的励磁。

技术领域

本发明涉及一种电机的转子结构，特别是涉及一种同步电机的转子结构及其自励磁方法，属于电气传动领域。

背景技术

同步电机以其功率因数可调、运行效率高等优势取得快速发展，广泛应用于发电、轨道交通、电动汽车、工业自动化等领域。同步电机主要分为电励磁同步电机和永磁同步电机两种。

电励磁同步电机需将转子励磁绕组连接到转子换向器上，再用外部直流电源通过换向器对转子进行励磁，采用电励磁的同步电机可以很方便地实现转子励磁调节。但是转子换向器有电刷和滑环结构，运行可靠性低，维护成本很高，且在运行过程中容易产生火花和粉尘，不能应用于有防爆要求的应用场合。

永磁同步电机用永磁体代替转子上的励磁绕组来产生磁场，不再需要换向器，具有结构简单、易于维护等优点。但由于近年来稀土永磁材料供应受限，价格逐年上升，永磁同步电机制造成本增加。而更为麻烦的是永磁同步电机的转子永磁体会由于温度过高、振动等原因造成永久退磁，影响其输出功率和效率。

目前已经有针对上述两种传统励磁方式做出改进的解决方案，如在同步电机原有的定子和转子结构中额外增加一套旋转变压器装置，利用该旋转变压器将励磁能量通过一套控制电路注入转子绕组，从而实现转子励磁。这种方法省去了转子换向器结构，也无需永磁体，而且可以比较方便地控制转子励磁电流。但是该方案需要改变同步电机的定、转子结构，还需要添加额外的励磁电源与控制器，这增加了系统的复杂度，提高了整体成本。

发明内容

本发明提供了一种同步电机的转子结构及其自励磁方法，无需对同步电机机械结构做过大的变动，便可实现对转子的励磁。

本发明提供了一种同步电机的转子结构，包括转子轴、转子铁芯，所述转子铁芯套在转子轴上，所述转子铁芯上设有励磁绕组、辅助励磁绕组、一个或多个磁极组，所述磁极组包括第一磁极、第二磁极，所述第一磁极、第二磁极安装在转子铁芯上，所述第一磁极与第二磁极的极性不同，所述励磁绕组缠绕在转子铁芯上，所述辅助励磁绕组缠绕在转子铁芯上，且所述辅助励磁绕组嵌于第一磁极、第二磁极外侧。

进一步地，所述转子结构还包括励磁控制器，所述励磁绕组、辅助励磁绕组分别与励磁控制器电性连接，所述励磁控制器安装于转子铁芯一端。

更进一步地，所述励磁控制器包括第一连接端、第二连接端，所述辅助励磁绕组与励磁控制器第一连接端电性相连，所述励磁绕组与励磁控制器的第二连接端电性相连。

更进一步地，所述励磁控制器包括功率变换装置和信号处理装置。

更进一步地，所述功率变换装置由驱动控制器与电流控制电路组成。

更进一步地，所述信号处理装置由带通滤波器、数字信号处理器组成。

本发明还公开一种应用上述转子结构的同步电机，所述同步电机为凸极电机或隐式电机，所述同步电机还包括定子结构，所述定子结构包括定子绕组。

本发明还公开一种上述同步电机的自励磁方法，包括向所述定子绕组中注入基频电流、高频电流组成的混合电流。

进一步地，所述高频电流中包含了励磁电流给定值信息。

更进一步地，所述高频电流频率不小于所述基频电流频率的5倍，不大于PWM载波频率的1/5。

本发明相对于现有技术，具有如下有益效果：