[实用新型]一种谐波自励恒压混合励磁永磁电机

说明书

技术领域

本实用新型属于电机技术领域，涉及一种永磁电机。

背景技术

谐波励磁与永磁励磁相结合形成的谐波励磁混合励磁永磁电机，不仅可以解决现有谐波励磁存在的励磁功率不足以及电机起励时间长等问题，而且获取的谐波励磁功率可用于实现永磁电机气隙磁场的调节，故可以充分发挥谐波励磁和永磁励磁两者的优势。此外，由于永磁体的存在，且永磁励磁起主导作用，所需的谐波励磁功率较小，因此，该类电机可以保持永磁电机的高功率密度和高效率。

对于普通的交流电机，定子通常是开槽的，中国专利ZL201110118451.1提出了一种齿谐波励磁的混合励磁永磁电机，同时借助无线传输技术将控制信号由定子传递到转子，通过控制齿谐波励磁系统输出的励磁电流，以实现发电机带不同负载时的恒压输出。但该电机转子结构较复杂，需要布置无线接收模块和斩波电路，安装维护困难，同时降低了运行的可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种谐波自励恒压混合励磁永磁电机，该电机利用气隙谐波磁场在转子谐波绕组中感应的谐波电动势进行励磁，且谐波电动势能够随着发电机负载的变化而变化。

本实用新型的技术方案是这样实现的。

本实用新型所述的一种谐波自励恒压混合励磁永磁电机，包括一机壳（1），机壳（1）内装有由定子铁芯（2）、定子电枢绕组（3）组成的定子和由转子铁芯（4）、永磁体（5）、转子谐波绕组（6）、转子励磁绕组（7）和转轴（8）组成的转子；定子铁芯（2）内圆表面均匀开槽（9），定子电枢绕组（3）分布于定子铁芯（2）上沿圆周方向均匀开设的槽（9）中，转子铁芯（4）由永磁磁极（10）和铁磁磁极（11）组成，永磁磁极（10）采用不均匀气隙，磁极顶部的气隙较小，磁极两侧的气隙较大，每个永磁磁极（10）以内置方式嵌有永磁体（5），永磁体（5）关于永磁磁极（10）中心线对称分布，永磁磁极（10）中心线的一侧沿圆周方向开槽（12），转子谐波绕组（6）布置在永磁磁极（10）开设的槽（12）中，转子励磁绕组（7）套在铁磁磁极（11）极身，转子谐波绕组（6）和转子励磁绕组（7）通过二极管整流电路直接相连。

本实用新型所述的定子电枢绕组（3）可以为多相对称绕组；也可以为单相绕组。

本实用新型所述的永磁磁极（10）与铁磁磁极（11）的数量可以根据电压调节范围确定。

本实用新型所述的电机可以为内转子电机或者外转子电机。

本实用新型所述的电机可以为旋转磁极式电机或者旋转电枢式电机。

本实用新型的谐波自励恒压混合励磁永磁电机定子铁芯（2）上布置一套定子电枢绕组（3），用于机电能量转换。转子铁芯（4）由永磁磁极（10）和铁磁磁极（11）组成，永磁体（5）、转子谐波绕组（6）布置在永磁磁极（10），转子励磁绕组（7）布置在铁磁磁极（11）极身。定子开槽产生的谐波磁场在转子谐波绕组（6）中感应谐波电动势，该谐波电动势经二极管整流后直接给转子励磁绕组（7）提供励磁电流。永磁磁极（10）和铁磁磁极（11）的极数之和与定子电枢绕组（3）的极数相同，定子电枢绕组（3）与永磁体（5）和转子励磁绕组（7）相对应，产生电磁感应作用，相当于一台旋转磁极的同步电机。

发电机空载运行时，永磁体（5）和转子励磁绕组（7）共同产生励磁磁动势，建立空载气隙磁场，由于转子谐波绕组（6）仅布置在永磁磁极（10）中心线一侧靠近q 轴的位置，此时谐波电动势较小。发电机负载运行时，永磁体（5）、转子励磁绕组（7）以及定子电枢绕组（3）共同建立气隙磁场，由于电枢反应的交磁作用，气隙磁场的空间分布会偏移磁极中心线(d 轴)一定的角度，使得与转子谐波绕组（6）相对应的谐波磁场比空载时大，相应地，谐波电动势也更大，从而补偿电枢反应的去磁作用，以保证发电机端电压的恒定。

与现有技术相比，本实用新型的混合励磁永磁电机具有如下特点。

1、该混合励磁永磁电机的谐波电动势是永磁磁动势作用在定子齿谐波磁导上产生的谐波磁场感应得到，解决了传统谐波励磁同步电机起励时间长或需要专门的起励装置的问题，具备自励的能力。

2、该混合励磁永磁电机通过合理设计永磁磁极上谐波绕组的位置和匝数，在无刷无交流励磁机以及无电压调节器的情况下，实现了发电机的恒压输出。

3、该混合励磁永磁电机由于永磁体的存在，所需谐波励磁功率较小，保持了永磁电机的高效率和高功率密度的优点。

附图说明