[实用新型]一种混合励磁开关磁阻电机及其定子结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机领域，具体地，涉及一种混合励磁开关磁阻电机及其定子结构，尤其适用于风力发电。

背景技术

目前，风力发电专用发电机正向高可靠性、低维护量、减少组件、降低成本、效率高、集成度高的方向发展，大体趋势是单机容量不断增长。在变速恒频的风力发电系统中，多采用双馈异步发电机和永磁同步发电机。

其中，双馈异步发电机，由于存在齿轮箱，转子上存在碳刷和滑环，进而使得系统成本高、可靠性差、维护量大，且噪声污染严重。并且当其低负荷运行时，效率较低，特别是随着单机容量的增大，问题更加突出。

永磁风力发电机采用永磁体励磁，消除了励磁损耗，提高了效率，实现了无刷化，并且，永磁发电机在运行时，不需要从电网吸收无功功率来建立磁场，可以改善电网的功率因数；但永磁风力发电机在运行时，转子温升高、散热条件差，加上运行时的离心力和振动力，易使永磁体因高温退磁或因离心力和振动力脱落，长期运行过程中容易造成电机性能逐渐下降。

开关磁阻电机具有结构简单、电/磁独立性好、容错性好、成本低、运行可靠、控制灵活、性能优越等优点，因此开关磁阻电机在风电上的应用前景十分广阔。

但开关磁阻风力发电机同时存在齿槽转矩脉动大、噪声与振动大、效率性能低于永磁风力发电机、加上驱动控制系统复杂、成本高等缺点，在风电领域未能广泛推广应用。

因此，研制一种新型的、高功率密度、高效率、具有容错性的高可靠性、无刷化的风力发电机，成为风电领域亟待突破的课题。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种混合励磁开关磁阻电机及其定子结构，以使该电机具有高功率密度、高效率、高可靠性、无刷化的特点，从而克服现有双馈风力发电机、永磁风力发电机、开关磁阻风力发电机现有技术的不足。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种混合励磁开关磁阻电机的定子结构，包括设置有定子槽和定子齿的凸极定子铁芯以及若干个电枢绕组，所述若干个电枢绕组分别嵌入各个定子齿上，在所述定子齿上设置有永磁体槽，所述永磁体槽内固定安装有永磁体。

进一步地，在所述每个定子齿上设置有两个电励磁绕组槽，在相邻的两个定子齿之间，设置有一个电励磁绕组线圈，每个电励磁绕组线圈跨绕于相邻两个定子齿的电励磁绕组槽中，使每个定子齿上有两个电励磁绕组的线圈边，每个电励磁绕组线圈串联连接。

进一步地，所述永磁体槽至少为两个，且所述每个定子齿上的电励磁绕组槽置于永磁体槽的内侧或外侧，两者连通为一体。

进一步地，所述电枢绕组为集中绕组。

进一步地，所述凸极定子铁芯由凸极定子冲片叠压而成。

进一步地，所述永磁体槽为两个，在定子齿上对称设置，所述永磁体槽中固定安装有同极性的两个永磁体，与相邻定子齿上的永磁体槽中固定安装的永磁体极性相反。

一种混合励磁开关磁阻电机，包括凸极转子铁芯和定子，所述定子采用上述的定子结构。

进一步地，所述凸极转子铁芯设置有转子齿、转子槽，在所述转子齿的外圆侧，设置有沿轴向的小槽。

进一步地，所述凸极转子铁芯由凸极转子冲片叠压而成。

进一步地，所述电机为风力发电机。

由于采用上述技术方案，本实用新型与现有技术比较具有以下有益效果：

1、采用上述结构的混合励磁开关磁阻电机，是集开关磁阻电机、永磁电机或集开关磁阻电机、永磁电机、电励磁同步电机各自优点而又克服了它们各自不足的创新型电机，通过结构改变与组合，永磁体安装布置于定子上，克服了永磁电机的永磁材料不耐高温而容易退磁和易受离心力影响而容易故障的技术难题；也发挥了开关磁阻电机的电/磁路独立性好、鲁棒性好、具容错性、可靠性高的特点；克服了开关磁阻电机存在的齿槽转矩脉动大、噪声与振动大和效率较低的缺点；同时，也克服了开关磁阻电机磁通切换存在的磁场调节困难的问题；通过增加电励磁绕组，调整电励磁绕组的电流方向和幅值，实现控制电机磁场的增磁与去磁，有效地拓宽了开关磁阻电机的速度运行范围，使得混合励磁开关磁阻电机具有高功率密度、高运行效率、高可靠性、运行平稳、噪声低、宽运行速度范围的优良特性。混合励磁的开关磁阻电机，特别适用于风电领域，将极大地推动风电领域电机技术的发展。

2、由于电机的各电/磁路的独立性较好，当每相的电/磁通路发生故障时，基本不会影响其它非故障相的电枢绕组正常工作，可带故障连续运行，具有较高的可靠性。