[发明专利]励磁直接控制交直轴自解耦的宽转速调速电机

说明书

本发明公开了一种励磁直接控制交直轴自解耦的宽转速调速电机，其特征在于，包括定子、转子和永磁体，其中，定子包括定子铁心和电枢绕组，定子铁心设计为开口槽，电枢绕组设置在定子铁心的开口槽内，电枢绕组通过逆变器供电，产生带有直流偏置的交流电流，电枢绕组采用分布式集中绕组排列，每个绕组线圈缠绕在定子齿上；转子包括转子铁心。通过本发明提供的电机，简化了绕组结构，将现有混合励磁电机的直流绕组和交流绕组合并为一套绕组，降低了绕线难度，节省了绕组所占定子内空间，提高了电机的可靠性和控制灵活性，并能实现电机的宽转速范围调速。

技术领域

本发明涉及无刷同步电机领域，尤其涉及一种励磁直接控制交直轴自解耦的宽转速调速电机。

背景技术

随着新能源技术的发展，电机作为一种清洁能源驱动设备得到了广泛应用，尤其在电动汽车驱动和新能源发电等领域展现了良好的应用前景。和传统电励磁电机相比，永磁同步电机具有更高的功率密度和效率，更适合用于大扭矩直接驱动场合。此外，由于我国稀土材料丰富，也为永磁同步电机的发展提供了天然的资源优势。

传统的永磁同步电机的励磁磁场主要由永磁体产生，其可调节性不强，并且当将永磁体放置于转子上时，需要对转子的位置进行精确的检测，导致了复杂的控制策略，因而限制了电机的调速范围，提高了控制成本。为解决该问题，国内外学者经过研究提出了混合励磁电机。

混合励磁电机的基本原理是通过永磁体和直流绕组进行混合励磁，通过转子或定子齿部的磁场调制作用，实现励磁磁场与电枢绕组磁场之间的有效耦合，从而实现转矩传递的目的。由于混合励磁电机通过永磁体和直流线圈共同励磁，因此，通过控制直流电流的幅值便可对励磁磁场实现有效调节。然而，在混合励磁电机中同时存在直流励磁绕组和交流电枢绕组，当在槽面积一定情况下，直流励磁绕组占据很大比例的定子槽空间，使得交流电枢电流会相应减少，电机转矩密度会相应减少；另外混合励磁电机的结构复杂，在增加生产难度的同时也降低了电机的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种励磁直接控制交直轴自解耦的宽转速调速电机，以改进现有的永磁电机弱磁控制困难和混合励磁电机绕组结构复杂的缺点。

本发明为了解决上述技术问题，采用的技术方案是：一种励磁直接控制交直轴自解耦的宽转速调速电机，包括定子、转子和永磁体，其中，所述定子包括定子铁心和电枢绕组，所述定子铁心设计为开口槽，所述电枢绕组设置在所述定子铁心的所述开口槽内，所述电枢绕组通过逆变器供电，产生带有直流偏置的交流电流，所述电枢绕组采用分布式集中绕组排列，每个绕组线圈缠绕在所述定子齿上；所述转子包括转子铁心。

优选地，所述永磁体固定设置于所述转子铁心上或所述定子铁心的齿部顶端。

优选地，所述电机为旋转电机，所述定子铁心沿圆周方向且靠近所述转子的一侧开槽，所述永磁体沿半径向外方向充磁或者沿半径向内方向充磁。

优选地，所述永磁体设置于所述转子铁心上时，所述永磁体的个数等于所述转子铁心的齿数；所述永磁体设置于所述定子铁心的所述齿部顶端时，所述永磁体的所述个数等于所述定子的凸极的极对数。

优选地，所述永磁体固定设置在所述转子铁心上和所述定子铁心的齿部顶端。

优选地，所述电机为直线电机，所述定子铁心沿垂直于所述转子向下的方向并贴近所述转子的一侧开槽，所述永磁体沿垂直于所述转子向上的方向充磁或者沿垂直于所述转子向下的方向充磁。

优选地，所述电机为旋转电机，所述定子铁心沿圆周方向且靠近所述转子的一侧开槽，所述永磁体沿半径向外方向充磁或者沿半径向内方向充磁。

优选地，设置于所述转子铁心上的所述永磁体的极对数等于所述转子铁心的齿数，设置于所述定子铁心的所述齿部顶端的所述永磁体的极对数等于所述定子的凸极的极对数。