[发明专利]一种新型定子永磁型电机及其定子结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机，尤其涉及一种新型定子永磁型磁通切换电机及其定子结构，属于电力驱动设备领域。

 

背景技术

由于能源危机，通过永磁体励磁代替电励磁实现节能已是大势所趋，世界共识，目前一般的永磁电机，由于永磁体处于转子上，使得其气隙磁场难以调节，这导致了其固有矛盾的产生，即最大转矩和恒功率区的最高转速之间的矛盾，这亦限制其被推广应用。

磁通切换电机是近几年出现的新型电驱动电动机，可交流和带斩波交流运行，是一种新型调速电机，具有调速范围宽，功率密度高等优异特点，且相比较转子永磁型电机更容易散热，使永磁体降低受温度的影响，而且，转子上没有永磁体和线圈绕组，为双凸极结构，因此它的结构简单坚固，系统可靠性高，由于永磁体置于定子，因此气隙磁场易于调节，使得其非常适合于调速和高速运行。

为调节气隙磁场，目前出现的磁通切换型电机采用永磁励磁和电励磁以及混合励磁的技术方案，永磁励磁，具有磁通不可调节，且端部漏磁大等缺陷，电励磁具有较大的电流流通损耗，目前的混合励磁技术方案，为实现励磁调节，皆以增加主磁路饱和为代价，从而增加损耗，且目前的技术方案中，置于U型定子段之间的永磁体带有较大的涡流损耗，除此，永磁体磁通一直经过气隙闭合，造成很大的静态扭矩，此亦是扭矩波动的主要源泉之一；亦由于电枢绕组交流工作，置于定子段槽中的线圈绕组不易散热，相互影响，亦限制其负载能力，除此，目前的永磁励磁和混合励磁以及电励磁的技术方案中，端部漏磁较大。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种新型定子内置永磁型电机及其定子结构，其可提供多种工作模式、提高容错运行、弱磁能力和负载能力、增加功率密度和降低振动。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种新型定子内置永磁型电机（0），包括：

定子（1）；

所述的定子为凸极结构，由定子铁芯、电枢绕组和励磁绕组以及内置永磁体（M）组成，所述的定子铁芯，由E型定子段（S1～S12）或双E型定子段（E11- E12- E13 -E14 -E15 -E16）和饱和铁芯磁桥（10）组成，由E型定子段或双E型定子段沿圆周以一定的间隙隔开均布以及饱和铁芯磁桥位于E型定子段之间的间隙中而形成，饱和铁芯磁桥处于相邻两个E型定子段之间的间隙中或于定子铁芯中相邻E型定子段之间的间隙中交替布置，且固定相邻两个E型定子段为一体以致形成双E型定子段（E11 E12 E13 E14 E15 E16），位置为靠近气隙处、中间或者远离气隙处，从而由相邻的E型定子段的外侧齿以一定的间隙形成定子凸极（SP2 SP4 SP6 SP8 SP10 SP12 SP1 SP3 SP5 SP7 SP9 SP11）；所述的内置永磁体（M），为分段永磁体(M11 M22 M33 M44 M55，M66 M77 M88)，以降低交变的电枢绕组磁场在永磁体中产生的涡流损耗，以极性相同排列内置于定子铁芯中的E型定子段之间的间隙中，以致形成了带有内置永磁体的永磁励磁定子凸极（SP2 SP4 SP6 SP8 SP10 SP12），内置永磁体的充磁方向为与电枢绕组在于轴垂直的方向上空间相互垂直，且在内置永磁体上缠绕有冗余励磁绕组（PC1～PC5，PC11～PC13），所述的冗余励磁绕组依赖交变的电枢绕组磁场产生感应电流，因而达致励磁功能，维持永磁体中的磁通稳定。

所述的饱和铁芯磁桥（10）处于饱和或高饱和状态，在饱和状态时，调节气隙磁通，高饱和状态时，由于其磁导率和空气几乎相同，其功能和内置永磁体励磁一样；

所述的励磁绕组（FC）缠绕于定子铁芯中的饱和铁芯磁桥（10）上，以致形成了励磁可调的混合励磁定子凸极（SP1 SP3 SP5 SP7 SP9 SP11）；

所述的电枢绕组（C2 C4 C6 C8 C10 C12 C1 C3 C5 C7 C9 C11）中，电枢绕组（C2 C4 C6 C8 C10 C12）缠绕于永磁励磁定子凸极（SP2 SP4 SP6 SP8 SP10 SP12）上，电枢绕组（C1 C3 C5 C7 C9 C11）缠绕于励磁可调的混合励磁定子凸极（SP1 SP3 SP5 SP7 SP9 SP11）上，嵌入于相邻的E型定子段相邻的两个槽中；

其中，所述的E型定子段之间可布置多个饱和铁芯磁桥，以增强励磁调节性能；

其中所述的饱和铁芯磁桥为“H”型（H）；

其中，所述的E型定子段中的中间齿（9）没有缠绕线圈，齿端形状可采用任何形式，以辅助电枢绕组散热以及优化气隙磁场以降低振动；