[发明专利]一种多相混合励磁同步电机

说明书

本发明公开了一种多相混合励磁同步电机，由定子铁心、转子铁心、电枢绕组、励磁绕组和永磁体组成，在所述定子导磁齿之间设有块永磁体，所述永磁体之间相隔的导磁齿数量相等；根据定子、转子的相对位置关系，在设有永磁体的励磁槽外侧或内侧轭部被移除。在内转子结构中，所述集中电枢绕组和集中励磁绕组自定子径向方向由内向外设置，在设有永磁体的励磁槽外侧轭部被移除；在外转子结构中，所述集中电枢绕组和集中励磁绕组自定子径向方向由外向内置，在设有永磁体的励磁槽内侧轭部被移除。本电机通过永磁体和励磁绕组共同提供激励磁通，不仅提高了电机的转矩密度，而且具有很强的磁场调节能力，适用于风力发电、电动汽车等需要宽调速范围的场合。

技术领域

本发明涉及的是一种混合励磁同步电机，属于电机制造技术领域。

背景技术

随着工业化进程的推进和新能源技术的发展，电机在风力发电、新能源汽车领域得到了广 泛的应用。双馈感应电机结构简单，造价成本低，应用于风力发电系统时可以实现发电机侧有 功功率及电网侧无功功率的控制，且所需的变流器容量较小，价格低廉，占用空间小，但是该 电机结构上存在滑环和电刷，具有维护不便，可靠性差等缺点，从而限制了其使用范围。传统 永磁同步电机具有高效率和高功率密度的特点，并且采用无刷结构，维护方便，可靠性高，在 普通传动领域得到了广泛应用。但是传统无刷永磁电机大多采用转子永磁型结构，即永磁体位 于转子，这种结构具有一定的局限性：一方面，为防止电机运转时永磁体受离心力作用而脱落， 需要在转子上安装固定装置，导致其机构复杂，成本增加；另一方面，由于永磁体位于转子， 冷却条件差，散热困难，随着温度的上升，可能导致永磁体性能下降，严重时甚至发生不可逆 退磁或完全失磁。因此，一种新型的定子型永磁同步电机进入了人们的视野。这种电机的永磁 体均位于定子侧，而转子仅由铁芯组成，这不仅极大地降低了电机的复杂度，还有效地增强了 永磁体的散热性，降低了永磁体发生不可逆退磁甚至失磁的风险。但是，永磁同步电机由于采 用永磁体，不仅增加了电机的成本，而且电机的励磁不便调节，高速运行时需要采用弱磁控制 技术，这无疑增加了系统的复杂性和成本。

为了在保留定子型永磁同步电机优势的同时提高电机的调磁能力，一种混合励磁电机得到 了相关学者的广泛关注。该电机在定子型永磁同步电机的基础上将部分永磁体替换为励磁绕 组，因此它的励磁部分包含了永磁体和励磁绕组，能够相当灵活地调节电机中的磁场强度，且 电枢绕组、励磁绕组和永磁体均置于定子，转子结构简单，仅由导磁材料组成，可靠性高。然 而，研究表明该电机的永磁磁路和励磁磁路存在矛盾性，这导致永磁磁场和励磁磁场无法同时 发挥其最大效用，永磁体和励磁电流的利用率低，发电机的效率不高；永磁体的需求量较大， 电机成本比较高；当发生短路故障时存在较大的短路电流，应用于风力发电等场合需要力矩限 制器。

发明内容

发明目的：

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种调磁性能好、运行可靠、无电刷、 电枢绕组、励磁绕组和永磁体均置于定子且可以单独控制、结构简单、成本低的混合励磁同步 电机。通过控制直流励磁绕组的电流大小可以控制电机的励磁磁场，从而保证该电机作为电动 机运行时具有较宽的恒功率调速范围，而作为发电机在不同速度运行时输出恒定电压；另外， 由于永磁体充磁方向沿同一圆周切线方向，当不存在励磁电流时，永磁磁场仅在定子侧形成闭 合回路，此时每相绕组匝链的总磁通为零，输出电压为零，从而保证当发生短路故障时，通过 控制励磁电流的大小，就可以保证短路电流几乎为零，避免短路故障时对风机的冲击，省去了 力矩限制器。

技术方案：

为了实现以上功能，本发明提供了一种新型混合励磁同步电机，它由一个定子11、一个 转子10、集中电枢绕组111、集中励磁绕组112和永磁体113组成；所述定子11和转子10均 由导磁材料构成且二者之间具有气隙，所述定子11上设有定子导磁齿110，定子导磁齿110 之间有槽，部分槽中设有永磁体113，定子导磁齿110上设有集中电枢绕组111和集中励磁绕 组112。