[实用新型]一种新型复合励磁永磁同步发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型复合励磁永磁同步发电机，属于电机技术领域。

背景技术

随着稀土永磁材料的发展，永磁同步发电机的应用越来越广泛。与电励磁的同步电机相比，永磁励磁无需励磁绕组，具有结构简单、运行可靠、体积小、效率高、功率密度高等优点。但其最大的缺点是永磁励磁无法调节，作为电动机，无法通过调节励磁达到弱磁扩速、获得宽广的恒功率调速；作为发电机，由于转子永磁体的高矫顽力，使发电机的输出电压无法调节，当负载或转速变化时，永磁同步发电机难以保持恒压，因此在电动汽车中的应用受到限制。复合励磁永磁同步发电机较好地解决了永磁电机励磁调节困难以及电励磁电机效率低的问题，具有永磁体和励磁电流两种磁源，融合了两者的优点，利用永磁体和电励磁绕组组合励磁，对气隙磁进行控制，调节发电机输出电压。气隙磁场的主要部分由稀土永磁体建立，而电压调节所需的磁场变化部分由辅助的电励磁绕组来实现。

目前各种结构的复合励磁同步电机，各自存在以下缺陷：如爪极电励磁永磁同步电机、径向/轴向复合励磁同步电机和环形定子横向磁通电机等，电励磁磁路附加气隙多，轴向磁场受电机直径的制约，电机结构复杂；同步/永磁复合励磁电机电压谐波多，转矩波动大；同步/永磁复合励磁电机和组合转子复合励磁电机可靠性和效率较低；组合转子复合励磁电机铁磁损耗随速度显著增大；永磁轴向分段式电机，即永磁主发部分和电励磁辅发部分通过转轴共用一套定子铁心连接，结构有多种多样，但实际上在轴向是两台电机，体积、重量增加；后两种电机均为表面安装式永磁，磁场调节、弱磁扩速困难，并且没有极靴保护，存在去磁危险，调压性能差。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种新型复合励磁永磁同步发电机(HESG)，确保发电机负载变化时输出电压恒定，具有良好的波形。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种新型复合励磁永磁同步发电机，所述电机包括机壳和机壳内的定子和转子，定子包括固定在机壳内壁的定子铁芯和定子绕组，定子铁芯包括定子磁轭、定子槽和定子齿，转子包括转轴和转子铁芯，特点是：所述转子铁芯内圆周方向设有辅助电励磁绕组和内置式V型磁钢，永磁体作用的磁路与电励磁作用的磁路在转子极面联成一体，两者磁路各自独立，共用一套定子铁芯(电枢)；电枢感应电势由永磁体和辅助电励磁绕组共同产生，达到输出端电压高效节能、高精度调节的目的，V型内置式永磁有显著的聚磁效应，可增加输出电压8％。

所述内置式V型磁钢与极靴构成永磁极，所述辅助电励磁绕组与该绕组间的铁心构成励磁极；相邻反极性的磁极不是自身励磁或者设置磁钢构成，而是磁通回路在转子铁芯8形成的铁心极10，实际极数和电机特性，取决于辅助电励磁绕组7产生的励磁极的励磁方式：设发电机极数为2P，则励磁极数为P/2，永磁极数为P/2；如果辅助电励磁绕组7通入正向励磁电流+I_e，即电励磁绕组产生的极性与永磁极性相同，则HESG形成对称2P极的磁场，励磁磁场在定子绕组感应的电势应与永磁磁场感应的电势相加，输出电压与功率最大；如果励磁绕组不励磁，I_e＝0，则HESG形成非对称P极的磁场，通过定子的磁通不为零，此时，感应的电势不为零，有少量输出电压与功率；如果励磁绕组通入反向励磁电流-I_e，即电励磁绕组产生的极性与永磁极性相反，则HESG形成对称P极的磁场。

进一步地，上述的一种新型复合励磁永磁同步发电机，其中，所述内置式V型磁钢为分段式结构，与V型整体磁钢相比，每段磁钢质量仅为整体磁钢1/3，大幅度减小发电机高速运行时对磁钢槽的应力和离心力，有利于发电机高速运行。

更进一步地，上述的一种新型复合励磁永磁同步发电机，其中，所述内置式V型磁钢间的极靴设置有孔穴，所述孔穴中填充树脂，减轻转子重量和应力，避免转子高速变形。

更进一步地，上述的一种新型复合励磁永磁同步发电机，其中，所述内置式V型磁钢间的极靴中心径向开槽，形成极靴槽，极靴槽中填充非磁性良导体(铜条)，负载突然增加时，在铜导体上产生涡流，阻碍磁通上升，抑制静态、动态电枢反应，避免磁钢去磁危险，改善输出电压波形，提高气隙磁密，提高输出功率。