[发明专利]一种混合励磁直驱电机

说明书

本发明公开电机领域中的一种混合励磁直驱电机，内定子轭部外侧表面沿圆周方向均匀设有6个内定子齿，每个内定子齿外端径向延伸一个调磁块，在每个调磁块轭部沿圆周方向均匀布设三个调磁块齿，相邻两个调磁块的轭部之间固定镶嵌非导磁导电的隔离材料块；所有的调磁块齿沿圆周方向均匀分布，相邻两个调磁块齿之间形成内定子外槽。内定子外槽中放置励磁绕组；利用位于内定子齿上的调磁块对旋转的永磁磁场进行调制，将转速较低的永磁磁场调制成转速较高的有效谐波气隙磁场，通过控制交流电流的频率、幅值和相位，实现对气隙磁场的调节；在电枢电流q轴分量确定的情况下，通入弱磁励磁电流，实现电机端电压不变且弱磁升速情况下的恒转矩运行。

技术领域

本发明涉及属于电工和电机领域，是一种混合励磁直驱电机，适用于变速驱动系统等具有高转矩密度、宽调速范围需求的应用场。

背景技术

永磁电机的直接驱动形式是提高系统运行效率、简化系统结构的主要手段之一，然而由于永磁体产生的励磁磁场恒定，使得永磁电机的发展进程受到了阻碍，特别在变速驱动场合尤为突出，因此，实现励磁磁场的灵活调节已经成为永磁电机领域研究重点。为此，将励磁绕组和永磁体两种励磁源合理地结合到一起，并共同形成电机气隙内励磁磁场的混合励磁同步电机，既保留了永磁同步电机的高功率密度和高效率特点，又继承了电励磁同步电机的易于调节励磁磁场等优点。

中国发明专利公开号为CN1808845A的文献中提出了一种旁路式混合励磁电机，该电机的转子表面的磁极由永磁磁极和铁磁性转子磁极交错排列构成，两套直流励磁绕组分别放置在左右两个端盖内，壳体和端盖由导磁材料构成，提高了电机内部有限空间的利用率。根据磁阻最小路径原则，铁磁性转子磁极、定子铁心、壳体、端盖构成了电励磁磁通路径，通过改变直流励磁电流的大小和方向，就可以实现对铁磁性转子磁极磁通的调节，同时避免了电励磁磁场对永磁体工作点的影响。但是，该电机的结构比较复杂，增加了设计和生产难度。

中国发明专利公开号为CN103390978A）的文献中提出一种双定子盘式混合励磁电机，该电机的定子与转子同轴安装，转子位于两个定子之间，励磁绕组放置于定子槽内，和永磁体共同决定着气隙磁场，通过改变励磁电流的大小和方向，实现对气隙磁场的调节。中国发明专利公开号为CN 106385153A的文献中提出一种定子永磁型混合励磁电机，该电机的转子由导磁材料叠压而成，结构简单可靠，其采用优化的并联式磁路结构，使得该电机具有永磁体不可逆退磁风险低、励磁绕组调磁能力强等特点，其直流励磁绕组放置在定子槽内，通过改变励磁绕组中电流的方向，可以实现对总励磁磁场的增强和减弱。但是，这两类电机的永磁体、励磁绕组和电枢绕组全部位于定子上，造成了定子空间的冲突以及发热源集中等问题。

此外，由于现有混合励磁同步电机采用直流励磁方式产生电励磁磁场，并直接与永磁磁场在气隙中叠加，导致使用电励磁磁场进行弱磁时，总励磁磁场减小，进而使电机的转矩输出随转速上升而降低，严重恶化了电机在高速区域的转矩输出能力。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有混合励磁电机存在的问题，提出一种新型混合励磁直驱电机，结构简单可靠，能提高空间的利用率，通入弱磁励磁电流可实现端电压保持不变且弱磁升速情况下的恒转矩运行。

本发明一种混合励磁直驱电机采用的具体技术方案为: 外转子同轴套在内定子外部，内定子同轴套在转轴外部，内定子由内定子轭部、内定子齿和调磁块组成，内定子轭部外侧表面沿圆周方向均匀设有6个内定子齿，每个内定子齿外端径向延伸一个调磁块，在每个调磁块轭部沿圆周方向均匀布设三个调磁块齿，相邻两个调磁块的轭部之间固定镶嵌非导磁导电的隔离材料块；所有的调磁块齿沿圆周方向均匀分布，相邻两个调磁块齿之间形成内定子外槽。内定子外槽中放置励磁绕组；相邻的两个内定子齿之间形成内定子外槽，内定子内槽中放置电枢绕组。

进一步地，外转子的铁心内侧表面沿圆周方向均匀表贴28块永磁体，每块永磁体的充磁方向为径向充磁，且相邻两块永磁体充磁方向相反。