[发明专利]一种定子永磁磁场增强型混合励磁电机及其驱动控制方法

权利要求书

1.一种多变运行工况定子永磁磁场增强型混合励磁电机，其特征在于，包括定子(1)、励磁绕组(2)、永磁体a(3)、永磁体b(4)、永磁体c(5)、永磁体d(6)、转子(7)、电枢绕组a(8)、电枢绕组b(9)和气隙(10)；定子(1)为“艹”形定子模块结构，定子(1)的外部两个定子齿端部之间间隔嵌入永磁体a(3)，定子(1)的内部两个定子齿端部之间嵌入永磁体b(4)；且每两个“艹”形定子模块轭部的左右端部之间分别嵌入永磁体c(5)、永磁体d(6)；励磁绕组(2)缠绕在定子(1)的轭部；电枢绕组a(8)、电枢绕组b(9)分别缠绕在定子(1)靠近转子铁心的两个定子齿上；定子(1)的内圆和转子(7)的外圆之间设有气隙(10)；定子(1)的轴心线与转子(7)的转动轴心线相重合。

2.根据权利要求1所述的一种多变运行工况定子永磁磁场增强型混合励磁电机，其特征在于，所述的定子(1)的定子铁心由硅钢片叠制而成，且定子面向转子部分为定子齿，其宽度为α；转子(7)的转子铁心由硅钢片叠制而成且为凸极结构，转子齿齿宽的(1～1.8)α。

3.根据权利要求1所述的一种多变运行工况定子永磁磁场增强型混合励磁电机，其特征在于，所述的励磁绕组(2)沿径向绕制，电枢绕组a(8)、电枢绕组b(9)沿切向绕制。

4.根据权利要求2所述的一种多变运行工况定子永磁磁场增强型混合励磁电机，其特征在于，所述的永磁体a(3)、永磁体b(4)充磁方向一致，永磁体c(5)、永磁体d(6)充磁方向一致，且永磁体a(3)、永磁体b(4)与永磁体c(5)、永磁体d(6)的充磁方向相反，永磁体b(4)非充磁方向宽度为(0.6～1.2)α。

5.根据权利要求2所述的一种多变运行工况定子永磁磁场增强型混合励磁电机，其特征在于，所述的永磁体c(5)、永磁体d(6)的高度与定子(1)轭部的高度相等，定子(1)轭部宽度为(0.5-1)α。

6.根据权利要求1所述的一种多变运行工况定子永磁磁场增强型混合励磁电机，其特征在于，励磁绕组(2)产生的磁通既参与气隙磁场励磁，又能控制永磁磁通进入气隙磁场进行励磁，同时也能改变主磁路磁阻，实现变磁阻控制。

7.根据权利要求1所述的一种多变运行工况定子永磁磁场增强型混合励磁电机，其特征在于，该电机具有容错运行能力，当所述的永磁体a(3)、永磁体b(4)、永磁体c(5)、永磁体d(6)发生退磁或电枢绕组a(8)、电枢绕组b(9)发生故障等情况时，励磁绕组可以充当电枢绕组，当永磁体全退磁，励磁绕组故障时，该电机可以作为开关磁阻电机运行。

8.根据权利要求1所述的一种多变运行工况定子永磁磁场增强型混合励磁电机驱动控制方法，其特征在于，采用4个H桥构成电机功率变换器，其中励磁绕组(2)的进出两端分别连接一个H桥桥臂中心点，三相绕组的进和出两端分别各连接一个H桥桥臂中心点构成开绕组结构；励磁绕组(2)的H桥与三相绕组的开绕组结构母线串联，且该开绕组结构的每三个桥臂组成一组，两组之间设置有一个开关管TTS；

具有多模式工况运行；当电机以永磁同步电机运行时，所述开绕组结构的一组三个桥臂下管导通，使得三相绕组的出端连到一起，此时开关管TTS断开；当电机以开关磁阻电机运行时，所述开关管TTS闭合，每相绕组的进端所接桥臂的上管与出端所接桥臂的下管组成开关磁阻电机功率变换器，而每相绕组的出端所接桥臂的上管和进端所接桥臂的下管仅使用其反并联的二极管作为续流用。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括，励磁电流单独通过一个H桥控制，通过控制四个开关管的导通可以正负励磁电流的通入，实现电机磁场的增磁和去磁作用；当电机出现电枢绕组和退磁故障时，通过所述励磁绕组的H桥可以使得励磁绕组中通入单相交流电，形成单相交流磁动势，通过与其他未出现故障相通过工作，使得电机运行在容错模式；当励磁绕组故障和永磁体退磁时，所述开关管TTS闭合，所述开绕组结构功率变换器将以开关磁阻电机控制模式运行。