[发明专利]采用谐波励磁的混合励磁永磁电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁电机，特别涉及一种采用谐波励磁的混合励磁永磁电机。

背景技术

随着永磁材料性能的不断提高和价格的不断下降，永磁材料在电机中的使用日益广泛。永磁材料的使用给电机带来了很多优越性：功率密度高，体积小，重量轻，效率高，无刷化，结构简单，可靠性高，结构灵活。永磁电机的研究多年来一直是电机研究领域的热点，因此世界各国均投入大量人力、物力和财力研究开发永磁电机，出现了很多新型结构的电机。但永磁电机研究和应用也存在着一些难点，有待于进一步深入。

永磁电机种类繁多，不仅可以作为发电机运行，而且可以作为电动机运行。作为发电机，永磁同步发电机采用永磁体励磁，当负载引起电枢电流变化或者转速发生变化时，无法像普通电励磁发电机那样通过调节励磁电流对励磁磁动势进行调节，使得发电机的端电压随着发生变化，影响负载的正常工作。

对于电动机，在一些高性能应用场合，要求调速范围宽，在高速段采用恒功率方式进行调速，此时需要减弱磁场调速，但是由于永磁电动机励磁磁场无法调节。

可见，永磁电机的励磁磁场调节问题是永磁电机应用中的重要问题，研究和解决永磁电机磁场调节问题，对于永磁电机性能的提高，永磁电机的广泛推广和使用具有重要意义。

混合励磁永磁电机中既有永磁磁极又有励磁绕组，两个磁势源同时存在，综合了电励磁同步电机调磁方便和永磁同步电机效率高、转矩/质量比大等优点。因此混合励磁电机已经成为一个热点话题，各国学者对其进行了深入研究，并提出了许多励磁方案。

美国威斯康星大学提出了一种混合励磁永磁电机，定子绕组与普通的永磁机的类似，转子上分别有永磁体和电励磁，其中永磁体极占大部分，电励磁极提供小部分磁场以平衡气隙磁场的变化。该方案电机磁路与传统电机相似，结构简单，但是转子电励绕组与外部的仍需要滑环和电刷，不能实现无刷化，以致电机维护工作量大。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种不需要电刷和集电环的采用谐波励磁的混合励磁永磁电机，可在定子上进行电机内的磁场调节。

本发明的技术方案是这样实现的：采用谐波励磁的混合励磁永磁电机，包括一机壳1，机壳1内装有由定子铁心2、定子绕组3组成的定子和由永磁磁极4、铁磁磁极5、转轴6、转子铁心7、转子绕组8组成的转子，定子绕组3由定子主绕组11和定子谐波励磁绕组12组成，分布于定子铁心2上沿圆周方向开设的槽9中，转子铁心7上布置有永磁磁极4和铁磁磁极5，铁磁磁极5上布置转子绕组8，转子绕组8由转子励磁绕组13和转子谐波绕组14组成。

所述的定子主绕组11可以任意设置，可以为三相绕组，也可以为单相或者多相绕组。

所述的定子谐波励磁绕组12可以任意设置，可以为三相绕组，也可以为单相或者多相绕组。

所述的转子励磁绕组13可以是集中绕组，也可以为分布绕组。

所述的转子谐波绕组14可以任意设置，可以为三相绕组，也可以为单相或者多相绕组。

所述的转子永磁磁极4与铁磁磁极5的数量可以任意设置，两者的比例可以根据电压调节范围确定。

所述的转子在定子内或者放置于定子外。

所述的定子主绕组11和定子谐波励磁绕组12可以相互独立，也可以采用一套实现两套绕组的功能。

所述的转子励磁绕组13的极距与定子主绕组11的极距相同。

所述的转子谐波绕组14的极距与定子谐波励磁绕组12的极距相同。