[发明专利]混合励磁多相磁阻电机及发电系统

说明书

混合励磁多相磁阻电机及发电系统，属于电机领域。本发明解决了现有的混合励磁磁阻电机磁场调节范围窄的问题。通过采用电流与永磁体共同励磁的混合励磁电磁结构，既实现了气隙磁场可调，又降低了励磁损耗；励磁绕组和电枢绕组均在定子上，转子上没有电刷和滑环，系统的可靠性高，维护方便，并通过改变励磁绕组和电枢绕组的缠绕方式及永磁分布方式对电机结构进行变化。本发明适用于飞机、舰船、机车电源以及风能、太阳能、海洋波浪能等新能源发电、飞轮储能、电动车驱动等领域。

技术领域

本发明涉及一种混合励磁多相磁阻电机系统，属于电机领域。

背景技术

混合励磁电机的气隙磁密由永磁体和电励磁绕组共同产生，而转速(或电压)调节所需的磁场变化部分靠辅助的电励磁绕组来实现。当电励磁磁场方向与永磁磁场方向相同时，气隙磁场增强；当电励磁磁场与永磁磁场方向相反，气隙磁场减弱。所以，通过调节电励磁绕组电流的大小和方向，不仅能实现电机磁场弱磁控制，还可以进行增磁控制。混合励磁电机不仅继承了永磁电机效率高、转矩/质量比大等诸多特点，而且电机气隙磁场平滑可调，电动运行时，具有起动转矩大、调速范围广的优点；发电运行时，具有较宽的电压调节能力或宽范围变速恒压输出能力。混合励磁电机的磁场调节手段简单、直接，实现了对电机气隙磁场独立调节与控制。因此，具有广阔的应用前景。

图11为一台三相12/8极混合励磁双凸极磁阻电机的截面图，定、转子呈双凸极结构，转子上无绕组、无永磁体，定子采用集中式绕组，空间相对齿上的线圈两两相连，两组线圈串连或并联形成三相电枢绕组。定子轭部嵌入四块采用高性能永磁材料切向冲磁的永磁体，形成电机气隙主磁场；与永磁体相邻的定子槽内放置电励磁绕组。为提高电励磁的效率，实现较小的电励磁获得较大的磁场调节能力，电机结构中在永磁体与电励磁绕组之间留有一定尺寸的铁心导磁桥。利用永磁体漏磁，使导磁桥工作在相对饱和状态，通过饱和导磁桥尺寸的合理选择，为电励磁绕组提供额外的并联磁分路，达到用较小的直流励磁磁势获得较大气隙磁通调节范围的目的。

但该电机存在如下缺点：永磁体提供的磁通量少，串联磁路混合励磁的磁路磁导小，励磁电流大，磁场调节范围窄；定子铁心沿圆周分瓣，定子结构强度差。

发明内容

本发明是为了解决现有的混合励磁磁阻电机磁场调节范围窄的问题，本发明提供了如混合励磁多相磁阻电机及发电系统。以下为本发明提供的9种混合励磁多相磁阻电机的具体结构和一套发电系统的具体结构来解决以上问题。

第一种结构：

混合励磁多相磁阻电机，包括定子和转子，二者同轴、且存在气隙，转子位于定子内；

转子由转子铁心构成，在转子铁心的气隙侧沿轴向开槽，形成的齿、槽沿圆周方向依次交替排列；

定子由定子铁心、m相对称的电枢绕组、励磁绕组和永磁体构成；其中，m为电机的相数；

定子铁心为圆筒形结构，在其气隙侧沿轴向开槽，形成的齿、槽沿圆周方向依次交替排列；定子铁心的气隙侧共形成4Pmk个齿，且4Pmk个齿由2Pmk个长齿和2Pmk个短齿构成，长齿和短齿交替分布；其中，P为电机的极对数，k为正整数；

每个长齿的齿根处都绕有一个励磁线圈，相邻的mk个长齿上的励磁线圈的绕向相同，且该相邻的mk个长齿上的励磁线圈依次首尾串联在一起，构成1个励磁线圈组，相邻的两个励磁线圈组中励磁线圈的绕向相反，所有的励磁线圈组串联在一起构成励磁绕组，其中，励磁线圈组的个数为2P；

长齿与短齿之间的槽内嵌有永磁体，永磁体切向充磁，每个长齿左、右两侧的永磁体的充磁方向相反；

每个励磁线圈组所绕长齿两侧槽口处永磁体的充磁方式相同；

相邻两个励磁线圈组所绕长齿两侧槽口处永磁体的充磁方式相反；

m相对称的电枢绕组嵌放在所有相邻的两个长齿之间的槽内。