[发明专利]多相永磁同步电机系统及其磁场调节方法

权利要求书

1.多相永磁同步电机系统，该同步电机系统包括多相永磁同步电机，其特征在于，所述同步电机为轴向磁场结构，同步电机包括一个定子(1)和两个转子(2)，且三者同轴；两个转子(2)分别位于定子(1)轴向两侧，两个转子(2)机械上固定连接在一起，两个转子(2)与定子(1)之间均存在气隙；

定子(1)包括定子铁心(1-1)、磁场控制绕组(1-2)和电枢绕组(1-3)；其中，

定子铁心(1-1)为圆环形结构，在定子铁心(1-1)的两个气隙面上均开设有径向槽(1-1-1)，使定子铁心(1-1)形成轭部(1-1-2)和定子齿；每个气隙面上各径向槽(1-1-1)沿圆周方向均匀分布；

磁场控制绕组(1-2)为环形绕组，并沿圆周方向上均匀绕在定子铁心(1-1)的轭部(1-1-2)；

电枢绕组(1-3)为多相交流绕组，其嵌放在定子铁心(1-1)气隙侧的径向槽(1-1-1)中或固定在定子铁心(1-1)的气隙面上；

转子(2)为表贴永磁体结构、内嵌永磁体结构或Halbach永磁体阵列结构；

每个转子(2)气隙面上的所有永磁体(2-1)均轴向充磁，其中，一个或多个永磁体(2-1)作为一个磁极，每个磁极上的永磁体充磁方向相同；每个转子(2)上相邻磁极的永磁体(2-1)的充磁方向相反，两个转子(2)上相对磁极的永磁体(2-1)的充磁方向相反；

通过对定子(1)上磁场控制绕组(1-2)通入的电流大小进行控制，从而改变定子铁心(1-1)的磁路饱和度；其中，磁场控制绕组(1-2)通入的电流为直流电流，定子(1)上无永磁体。

2.根据权利要求1所述的多相永磁同步电机系统，其特征在于，定子铁心(1-1)的气隙面上开设一个周向槽(1-1-4)，周向槽(1-1-4)为圆环形槽体，用于固定电枢绕组(1-3)。

3.根据权利要求1所述的多相永磁同步电机系统，其特征在于，定子铁心(1-1)的内、外侧壁上还开设有轴向槽(1-1-3)，各轴向槽(1-1-3)沿其所在侧壁的圆周方向均匀分布，每个轴向槽(1-1-3)与其所对应的径向槽(1-1-1)连通。

4.根据权利要求1所述的多相永磁同步电机系统，其特征在于，转子(2)的构成包括两种：

第一种为：转子(2)包括永磁体(2-1)和转子铁心(2-2)；转子铁心(2-2)为圆环形结构，各永磁体(2-1)沿圆周方向表贴在转子铁心(2-2)的气隙面或沿圆周方向嵌入在转子铁心(2-2)的气隙面内；

第二种为：转子(2)包括永磁体(2-1)、转子基板(2-3)和导磁体(2-4)；转子基板(2-3)为圆环形结构，各永磁体(2-1)沿圆周方向表贴在转子基板(2-3)的气隙面或沿圆周方向嵌入在转子基板(2-3)的气隙面内，同一气隙面相邻磁极间设有一个导磁体(2-4)。

5.根据权利要求1所述的多相永磁同步电机系统，其特征在于，电枢绕组(1-3)为多相交流环形绕组。

6.根据权利要求1所述的多相永磁同步电机系统，其特征在于，同步电机系统还包括直流输出功率变换器和电枢绕组功率变换器；

磁场控制绕组(1-2)的引出线与直流输出功率变换器输出端相连；

电枢绕组(1-3)的引出线与电枢绕组功率变换器的输出端相连。

7.根据权利要求1所述的多相永磁同步电机系统实现的磁场调节方法，其特征在于，该磁场调节方法的实现方式包括：

当同步电机工作在电动机状态时，需要在基速状态继续升速时，控制直流输出功率变换器供给磁场控制绕组(1-2)的直流电流，使直流电流逐渐变大，从而调节定子铁心(1-1)的磁路，实现同步电机的升速调节；

当同步电机工作在电动机状态时，需要在高速状态向基速状态降速时，控制直流输出功率变换器供给磁场控制绕组(1-2)的直流电流，使直流电流逐渐变小，从而调节定子铁心(1-1)的磁路，实现同步电机的降速调节。