[发明专利]无线传输、齿谐波励磁的混合励磁永磁电机

说明书

技术领域

本发明属于电动机技术领域，特别涉及一种无线传输、齿谐波励磁的混合励磁永磁电机。

背景技术

与电励磁电机相比，永磁电机具有很多优点：不需要励磁绕组和直流励磁电源，取消了电刷和滑环，实现了电机的无刷化，因此，永磁电机的结构简单，运行可靠；由于永磁电机不存在励磁损耗，电机的效率得到了提高；此外，永磁电机还具有体积小、重量轻，并且结构灵活等优点。因此，永磁电机在工业、民用、军事以及航空航天等领域中应用非常广泛。但永磁电机不足之处在于气隙磁场调节困难，使得永磁电机的应用在一定程度上受到了限制。因此，研究和解决永磁电机磁场调节问题具有非常重要的意义。

混合励磁永磁电机结合了电励磁同步电机以及永磁电机大部分优点。目前，对混合励磁永磁电机的研究已经成为电机领域的一个研究热点，现有混合励磁永磁电机方案近30种。其中有些方案永磁磁势和电励磁磁势在磁路上串联，由于永磁体的相对磁导率与空气基本相等，为了对气隙磁场进行调节，需要输入一个较大的励磁电流，从而增加了励磁损耗，降低电机的效率。有些方案存在附加气隙以及轴向和径向磁场共存，不仅降低了电机的效率，而且电机结构变得更加复杂。有些方案是由一台永磁同步电机和一台电励磁同步电机的组合而成，从而降低了电机的功率密度。还有一类方案，定子与普通的交流电机相同，转子上既有永磁体，又有励磁绕组，励磁绕组产生的磁场主要是对气隙磁场进行调节。电机中只存在径向磁通，并且电励磁磁势与永磁磁势在磁路上并联，因而所需的励磁磁动势小，保持了永磁电机效率高的特点。但由于励磁绕组在转子上，使得励磁绕组与外部的连接仍需要滑环和电刷，增加了电机维护量，降低了电机的运行可靠性。

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无线传输、齿谐波励磁的混合励磁永磁电机。

本发明的技术方案是这样实现的：采用无线传输的齿谐波励磁混合励磁永磁电机，在机壳1内装有定子和转子，转轴6穿过转子铁心7中心孔并与转子铁心7固定；转轴6通过轴承5与机壳1连接；定子由定子绕组3分布于定子铁心2上沿圆周方向开设的槽9中组成；转子由永磁体4和转子绕组8布置在转子铁心7上组成；转子绕组8转子绕组8由转子齿谐波绕组10和转子励磁绕组11组成，转子齿谐波绕组10和转子励磁绕组11通过二极管整流电路12和斩波电路13相连，斩波电路13中的开关器件的驱动信号通过无线接收模块14获得；定子绕组3与永磁体4和转子励磁绕组11相对应，产生电磁感应作用，相当于一台旋转磁极的同步发电机。

所述定子绕组为单相、三相或多相绕组；为整数槽绕组或为分数槽绕组。

所述转子齿谐波绕组为单相、三相或多相绕组。

所述转子励磁绕组为集中绕组或为分布绕组。

所述转子永磁体的数量根据电机设计需要成对设置。

所述转子在定子内或者放置于定子外。

所述永磁体采用径向结构、切向结构或混合结构。

所述二极管整流电路采用桥式全波整流或采用半波整流。

所述斩波电路为升压、降压或者升降压。

本发明的有益效果是与现有技术相比，本发明的混合励磁永磁电机具有如下特点：

1.电机不需要电刷和集电环，结构简单，维护量小。

2.与普通永磁电机结构相近，有利于磁路分布和电机绕组的优化设计。

3.不存在轴向磁路和附加气隙，磁路短，漏磁小，保持了永磁电机的高效率。

4.励磁电流通过获取有槽电机中固有的齿谐波磁场，提高了电机材料的利用率和功率密度。

5.斩波电路的驱动信号通过无线传输的方式获得，提高了系统运行的可靠性和响应速度。

附图说明

图1为采用无线传输、齿谐波励磁的混合励磁永磁电机结构示意图。

图2为图1的A-A截面图。

图3是无线传输的齿谐波励磁混合励磁永磁电机系统的原理图。

图4是齿谐波磁场产生的原理图，为了方便说明，将定子槽展开为直线画图。图中画出了a.定子开槽，b.一阶齿谐波磁导，c.励磁磁势基波分量以及产生的齿谐波磁密波形。

其中1为机壳，2为定子铁心，3为定子绕组，4为永磁体，5为轴承，6为转轴，7为转子铁心，8为转子绕组。9为定子铁心上布置绕组的槽，10为转子铁心上布置的齿谐波绕组，11为转子铁心上布置的励磁绕组。12为二极管整流电路，13为斩波电路，14为无线接收模块，15为无线发射模块，16为励磁控制系统。

具体实施方式