[发明专利]一种交流调磁的定子双绕组永磁电机

说明书

本发明公开了一种交流调磁的定子双绕组永磁电机，永磁电机包括同轴安装的定子组件与转子组件，且转子组件位于定子组件内部，定子组件包括定子铁心、电枢绕组以及励磁绕组，转子组件包括传动轴、转子铁心以及切向永磁体，转子铁心内部设有多个关于传动轴中心对称的磁障，磁障为沿转子铁心轴向延伸的空腔；电枢绕组与励磁绕组位于定子铁心的定子槽内，切向永磁体间隔嵌入安装在转子铁心内，相邻的切向永磁体的充磁方向相反；每个切向永磁体的两侧均设有磁障，相邻磁障之间的转子铁心部分构成转子组件的主磁极，定子铁心与转子铁心之间以主气隙分隔。本发明通过控制励磁绕组电流的幅值和相位，实现了对永磁电机主气隙磁场的高效调节。

技术领域

本发明涉及无刷励磁同步电机技术领域，具体涉及一种交流调磁的定子双绕组永磁电机。

背景技术

混合励磁电机结合了永磁同步电机高功率密度和电励磁电机气隙磁场可调的特点。从永磁磁势和励磁磁势的相互关系来看，混合励磁电机可分为串联式和并联式，串联式的励磁磁通经过永磁体，会对永磁体产生退磁的风险，而并联式的励磁磁通和永磁磁通相互独立。

为了实现混合励磁电机的无刷励磁技术，通常有两种方法，第一种是；励磁绕组放置在转子上，通过旋转整流器给励磁绕组提供直流电，比如两级式励磁电机、励磁机式励磁电机等，该方法磁路短，定转子铁心均可用叠压材料，但是结构复杂，可靠性低；第二种是励磁绕组处于静止状态，通过增加导磁部件，为轴向端的励磁绕组，提供轴向的励磁路径，比如磁分路式电机、爪极式电机等，该方法可靠性高，但是导磁部件多为实体铁心，轴向磁路较长，漏磁偏大，降低了励磁效率。这两种方法都采用了直流励磁，产生固定不变的磁场。

当电机转子尺寸一定时，切向式永磁电机相对于径向式永磁电机结构，能够有效增大磁通面积，提高主气隙磁通，但是传统的切向式结构转子铁心磁极的磁密很高，其漏磁较大，使电机的磁通利用率降低，从而使电机的功率密度降低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种交流调磁的定子双绕组永磁电机。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种交流调磁的定子双绕组永磁电机，所述永磁电机包括同轴安装的定子组件与转子组件，且所述转子组件位于定子组件内部，所述定子组件包括定子铁心、电枢绕组以及励磁绕组，所述转子组件包括传动轴、转子铁心以及切向永磁体，其中，所述转子铁心内部设有多个关于传动轴中心对称的磁障，所述磁障为沿转子铁心轴向延伸的空腔；

所述电枢绕组与励磁绕组位于定子铁心的定子槽内，所述切向永磁体间隔嵌入安装在所述转子铁心内，相邻的切向永磁体的充磁方向相反；每个所述切向永磁体的两侧均设有磁障，相邻磁障之间的转子铁心部分构成转子组件的主磁极，所述定子铁心与转子铁心之间以主气隙分隔。

进一步的，所述转子铁心靠近传动轴的部分具有转子轭。

进一步的，当所述电枢绕组与励磁绕组未注入交流电时，所述切向永磁体的一大部分磁通由永磁体的N极出发，经过主气隙、定子铁心再回到主气隙，最后到达永磁体的S极，这一大部分磁通与电枢绕组匝链，产生主气隙磁通；所述切向永磁体的另一部分磁通由切向永磁体的N极出发，围绕磁障，经过主磁极和转子轭，回到切向永磁体的S极，产生旁路磁通。

进一步的，当励磁绕组注入交流电后，形成励磁磁通；所述励磁磁通的路径经过定子铁心与主气隙，并围绕磁障经过主磁极、转子轭以及主气隙，回到定子铁心。

进一步的，述电枢绕组与励磁绕组之间具有绝缘材料。

进一步的，所述电枢绕组与励磁绕组均为交流绕组。

进一步的，所述电枢绕组采用双层60度相带分布绕组，输出三相正弦交流电。

进一步的，所述励磁绕组采用单层60度相带分布绕组；当向励磁绕组内输入三相对称交流电时，所述励磁绕组输出直轴同步旋转磁场，所述直轴同步旋转磁场的极对数与励磁绕组的极对数相同。