[发明专利]一种径轴向无刷混合励磁电机

说明书

本发明公开一种径轴向无刷混合励磁电机，励磁电机包括轴向定子，所述轴向定子上绕制设有交流励磁绕组，轴向定子的一侧设有转子，转子的一侧设有轴向转子凸台，转子上设有永磁极和铁心极，轴向定子的一侧设有径向定子，径向定子上绕制设有电枢绕组，励磁电机采用双定子结构，转子采用交替极结构，交替极结构为NS交替极结构，径向定子与转子之间留有气隙，轴向转子凸台与轴向定子两者间留有气隙。本发明励磁电机，采用双定子结构，两套绕组分开绕制，减少两者间的耦合；采用交流励磁绕组，实现了无刷化励磁，省去电刷和滑环，降低成本，提高了可靠性；永磁体采用V型结构，增强磁场；转子采用N‑S交替极结构。

技术领域

本发明涉及一种励磁电机，具体是一种径轴向无刷混合励磁电机。

背景技术

随着环境污染、能源紧缺等问题日益凸显，电动汽车由于其低污染、低噪音等优势受到市场青睐。电机驱动系统是电动汽车的核心，现有的电动汽车大多依靠永磁同步电机驱动。但由于永磁体产生的恒定磁场不易改变，限制了其在电动汽车需要宽调速范围的场合应用。通常施加d轴去磁电流控制磁场扩宽其调速范围，但容易造成永磁体的不可逆退磁，降低了电机的可靠性，过大的d轴电流，会增大逆变器容量，成本提高。混合励磁电机通过增加一套额外的励磁绕组，能够调节气隙磁场，扩宽调速范围。

永磁同步电机可划分为定子永磁型与转子永磁型，但是相较于定子永磁型电机，转子永磁型由于具有永磁转矩和磁阻转矩，其转矩密度更高，效率更高，但转子永磁型电机通常是在转子上绕制直流励磁绕组实现混合励磁，需要借助电刷和滑环，降低电机的可靠性，增加了成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种径轴向无刷混合励磁电机，采用双定子结构，轴向定子绕制电枢绕组，径向定子绕组交流励磁绕组，两套绕组分开绕制，减少两者间的耦合；采用交流励磁绕组，实现了无刷化励磁，省去电刷和滑环，降低成本，提高了可靠性，当电枢绕组发生故障时，能代替电枢绕组工作，输出转矩；永磁体采用V型结构，利用单边聚磁效应，起到增强磁场作用；转子采用N-S交替极结构，包含永磁极和铁心极，利用铁心能汇聚磁力线的特性，减少永磁体用量，降低成本；交流励磁绕组采用分数槽集中绕组，端部短、铜耗小、结构紧凑，电枢绕组采用分数槽短距分布绕组，齿槽转矩小，反电势正弦度高，铁耗低。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种径轴向无刷混合励磁电机，励磁电机包括轴向定子，所述轴向定子上绕制设有交流励磁绕组，轴向定子的一侧设有转子，转子的一侧设有轴向转子凸台，转子上设有永磁极和铁心极，轴向定子的一侧设有径向定子，径向定子上绕制设有电枢绕组。

所述励磁电机采用双定子结构，转子采用交替极结构，交替极结构为NS交替极结构。

所述径向定子与转子之间留有气隙，轴向转子凸台与轴向定子两者间留有气隙。

进一步的，所述交流励磁绕组采用分数槽集中绕组，当电枢绕组发生故障时，作为电枢绕组热备份，代替电枢绕组输出转矩。

进一步的，所述永磁极和铁心极交替放置，相同永磁极之间放置铁心极，相邻的铁心极极性相反；永磁极采用V型排布，通过单边聚磁效应增强径向气隙主磁场。

所述永磁极对数与电枢绕组极对数相同，铁心极对数与励磁绕组极对数相同。

进一步的，轴向转子凸台为扇形，其截面大小与铁心极大小相同，轴向转子凸台与轴向定子同轴设置。

进一步的，所述径向定子与转子同心放置，电枢绕组采用分数槽短距分布绕组。

进一步的，所述双定子结构包括轴向定子上绕制交流励磁绕组，径向定子上绕制电枢绕组，两套绕组分开绕制，减少两者间的耦合。

本发明的有益效果：

1、本发明励磁电机，采用双定子结构，轴向定子绕制电枢绕组，径向定子绕组交流励磁绕组，两套绕组分开绕制，减少两者间的耦合；