[发明专利]谐波自励混合磁极交流励磁机

说明书

一种无刷同步电机的交流励磁机，属于电机技术领域。包括机壳（1）、内装有定子铁心（2）、永磁体（3）、励磁绕组（4）、谐波绕组（5）组成的定子和转子铁心（6）、电枢绕组（7）、转轴（8）组成的转子。谐波绕组安放在定子磁极上，通过励磁控制器与励磁绕组相连。转子上安放有电枢绕组，通过旋转整流器与主同步电机的励磁绕组相连。电机运行时，永磁体建立初始的谐波气隙磁密，在谐波绕组中产生起励电压。谐波绕组利用谐波气隙磁密产生感应电势，向励磁控制器供电。励磁控制器根据主同步电机的检测信号调节励磁绕组的电流，实现交流励磁机的自励和主同步电机的无刷励磁的控制。本谐波自励混合磁极交流励磁机与现有技术相比，可通过交流励磁机的谐波绕组实现自励，不需要交流励磁机外部提供副励磁电源，具有良好的起励性能、电磁兼容性和励磁调节性能。

技术领域

本发明涉及无刷同步电机的一种交流励磁机。

背景技术

无刷同步电机一般均采用交流励磁机实现无刷励磁，而交流励磁机本身的励磁需要外部提供电源。目前，交流励磁机本身的励磁方式有两类，一类是采用同步电机主机的定子基波或谐波提供交流励磁机的励磁电源。这类励磁方式存在三个问题：第一，需要在同步电机主电机定子上增加绕组或励磁变压器，增加了主电机的复杂性；第二，同步电机主电机和交流励磁机交织在一起，相互影响，降低了电机系统的运行性能和电磁兼容性；第三，需要电机具有一定的剩磁，否则将造成电机无法起励。另一类是采用永磁副励磁电机提供交流励磁机的励磁电源。这类励磁方式使得副励磁电源与同步电机主电机无关，不存在上述问题。但是，永磁副励磁电机增加了整个电机系统的长度、成本和复杂性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种不需要交流励磁机外部提供副励磁电源，采用励磁机自身的谐波进行自励的交流励磁机，可广泛用于同步电机的无刷励磁。

本发明的谐波自励混合磁极交流励磁机由装有定子铁心、永磁体、谐波绕组、励磁绕组的定子和装有转子铁心、电枢绕组、转轴的转子构成。谐波绕组通过励磁控制器与励磁绕组相连。电枢绕组通过旋转整流器与主同步电机的励磁绕组相连。永磁体和励磁绕组安装在定子铁心形成永磁磁极和电励磁磁极两种磁极。电枢绕组分布在转子铁心的槽内，极对数与定子磁极的极对数相同。交流励磁机运行时，永磁体、励磁绕组和电枢绕组的磁势可以产生相对于转子运动的谐波气隙磁密。谐波绕组利用谐波气隙磁密产生感应电势向励磁控制器供电，励磁控制器根据主同步电机的检测信号调节励磁绕组的电流，实现交流励磁机的自励和主同步电机的无刷励磁的控制。

在谐波绕组中产生感应电势的谐波磁密，可以由永磁磁势、励磁磁势和电枢绕组的基波磁势作用在齿谐波气隙磁导上产生，也可以由电枢绕组的谐波磁势作用在平均气隙磁导上产生。本专利主要采用由齿谐波气隙磁导和齿谐波磁势引起的齿谐波磁密，以及3次、2次和谐波次数小于1的谐波磁势引起的谐波磁密，制成相应的谐波绕组。永磁磁极的永磁体可以是内置式，也可以是表贴式；永磁体的尺寸和永磁磁极的个数可以根据交流励磁机起励、控制和调节范围的要求确定。励磁控制器的电源取自谐波绕组，主回路的输入电路采用双桥串联整流电路，输出电路采用脉宽调制电路，可以提高谐波绕组的输出功率和控制回路输入电压的稳定性，实现励磁绕组电流的单向调节和双向调节。

与现有技术相比，本发明的谐波自励混合磁极交流励磁机具有如下特点：

1. 无需外部提供副励磁电源，结构简单，具有良好的的起励性能、电磁兼容性和励磁调节性能；

2.与采用同步电机主机提供副励磁电源的无刷励磁方式相比，降低了主电机的复杂性；提高了电机系统的运行性能、电磁兼容性和起励性能；

3.与采用永磁副励磁电机提供副励磁电源的无刷励磁方式相比，降低了整个电机系统的长度、复杂性和成本。

附图说明

图1.是谐波自励混合磁极交流励磁机的结构示意图，以7对极为例

图2.是永磁磁极的的结构示意图