[发明专利]一种具有不对称定子极的混合励磁型磁通反向电机

说明书

本发明公开了一种具有不对称定子极的混合励磁型磁通反向电机，包括定子、转子、三相电枢绕组、单相励磁绕组和不导磁转轴，转子包括转子齿和转子轭，转子轭固定在不导磁转轴上，转子齿沿转子轭周向均匀设置，定子位于转子的转子齿外部，与转子齿之间有一点间隙，定子包括定子轭、定子电枢齿、定子励磁齿和永磁体，定子电枢齿和定子励磁齿沿定子周向交替设置，且每个定子电枢齿下端位于定子电枢齿铁心两侧设有两块同极性的永磁体，三相电枢绕组缠绕于定子电枢齿上，单相励磁绕组缠绕于定子励磁齿上。本发明采用双凸极结构，结构简单，鲁棒性强，适合交流无刷运行，同时混合励磁的引入实现了气隙磁通的可调，提升了电机的转速范围。

技术领域

本发明涉及一种混合励磁电机，特别是涉及一种具有不对称定子极的混合励磁型磁通反向电机，属于永磁电机技术领域。

背景技术

传统的永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine，PMSM)由于采用稀土永磁材料(如钕铁硼)而具有高功率密度、高效率、运行可靠和强过载能力等优势，是电机学科的重要发展方向。并且随着稀土永磁材料及电力电子技术的发展，PMSM在航空航天、国防、工农业生产以及日常生活的各个领域得到了大规模应用。

但传统的永磁同步电机本身存在一个较为严重的问题，其气隙磁场无法调节，主要依靠永磁体充磁后的剩磁来提供气隙磁动势，这就与电励磁的同步电机不同，难以改变气隙磁场。因此，传统的PMSM的运行时调速范围受限，输出特性难以调节，所以实现PMSM的气隙磁场可调是永磁电机领域的研究热点。

为实现气隙磁场的可调，出现了很多以转子永磁型电机为原型的混合励磁电机，其中电励磁磁通与永磁磁通串联的结构会导致电励磁的励磁效率显著降低，也会增加电励磁的励磁损耗，而为了给电励磁磁通提供与永磁磁通并行的通路，又往往导致电机结构比较复杂，总体结构复杂度较高。相对而言，基于定子永磁型电机的混合励磁电机，在结构复杂度上将具有显著优势。其既保证了结合电励磁的磁场可调和永磁励磁的高转矩密度的优势，又相对简单，鲁棒性更高。

发明内容

发明目的：为解决传统磁通反向永磁电机调速范围不高，弱磁能力受限的问题，本发明提供一种具有不对称定子极的混合励磁型磁通反向电机。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下的技术方案：

本发明提供了一种具有不对称定子极的混合励磁型磁通反向电机，包括定子、转子、三相电枢绕组、单相励磁绕组和不导磁转轴，转子包括转子齿和转子轭，转子轭固定在不导磁转轴上，转子齿沿转子轭周向均匀设置，定子位于转子的转子齿外部，与转子齿之间有一点间隙，定子包括定子轭、定子电枢齿、定子励磁齿和永磁体，定子电枢齿和定子励磁齿沿定子周向交替设置，且每个定子电枢齿下端位于定子电枢齿铁心两侧设有两块同极性的永磁体，三相电枢绕组缠绕于定子电枢齿上，单相励磁绕组缠绕于定子励磁齿上。转子上既无永磁体，也无励磁绕组，将永磁体、电枢绕组和励磁绕组都置于定子上，有利于永磁体和绕组的散热。同时，电励磁磁路与永磁励磁磁路并行，既使电励磁更加容易，进而增加电励磁磁通，减少电励磁损耗，扩大调磁范围，又减少了电励磁磁通与永磁磁通方向相反时造成永磁不可逆退磁的可能性。

优选的，定子电枢齿的宽度大于定子励磁齿的宽度。定子电枢齿是三相交流绕组所匝链的主磁通的主要通路，所以需要宽度更宽；定子电枢齿两侧的定子励磁齿，负责电励磁磁通的主要通路，并且一定程度上隔离了两个相邻的电枢齿及上面缠绕的电枢绕组，减少了相邻电枢绕组的耦合。另外，这种设计比起等宽的定子齿，具有更好的参数优化选择空间，有助于追求更高性能优化的实现。

优选的，定子电枢齿和定子励磁齿均为倒“T”型结构，其中倒“T”型结构本体的长条形结构与定子轭一体连接，倒“T”型结构本体下部两侧凸出部分与转子齿之间有一定缝隙。

优选的，定子电枢齿倒“T”型结构本体下部两侧凸出部分分别开有放置永磁体的槽。