[发明专利]双边交替极型混合励磁无刷电机

说明书

本发明公开了一种双边交替极型混合励磁无刷电机，包括定转子一、定转子二、电枢绕组和环形直流励磁绕组；定转子一和定转子二沿轴向平行并列设置；定转子一包括定子一和转子一；定转子二包括定子二和转子二；定子一和定子二共同构成定子，且均沿周向均匀交替布设有定子铁心极和定子永磁极；转子一和转子二共同构成转子，且均沿周向均匀交替布设有转子铁心极和转子永磁极；电枢绕组绕设在定子槽中；环形直流励磁绕组布设在定子一和定子二之间的轴向气隙中。本发明通过将环形直流励磁绕组设置在定子一和定子二之间，与定子槽中的电枢绕组不存在空间约束，解决了传统定子永磁型混合励磁电机的输出能力和调磁能力相互制约的问题，且调磁效率高。

技术领域

本发明涉及电机设计和制造领域，特别是一种双边交替极型混合励磁无刷电机。

背景技术

永磁电机具有高转矩/功率密度、高效率和高功率因素等优点，已在家用电器、电动汽车和航空航天等许多场合得到广泛应用。根据永磁体位置分类，永磁电机分为转子永磁型电机和定子永磁型电机，它们均为单边永磁电机。

目前，转子永磁型电机最为常用。而定子永磁型电机为近十多年的研究热点，它的永磁体和电枢绕组都位于定子上，而转子上既无绕组也无永磁体。由于其结构简单，运行可靠，易于散热，且还具有高转矩密度、高效率、容错能力强等优点，具有良好的应用前景。然而，由于永磁磁场是恒定磁场，转子永磁型电机和定子永磁型电机均面临着一个固有问题——调磁能力有限。

因此，具有两种磁势源(励磁绕组和永磁体)的混合励磁电机应运而生，该类电机不仅继承了永磁电机的高功率密度和高效率等优点，也继承了电励磁电机磁场调节方便的优点，仅需要较低的励磁功率(较小的励磁功率变换器)就可以实现气隙磁场的有效调节。因此，混合励磁电机在宽转速范围驱动场合(如电动汽车)和恒压发电场合(如航空电源)具有极大的应用潜力。

类似于永磁电机，混合励磁电机也可分为转子永磁型混合励磁电机和定子永磁型混合励磁电机。

对于转子永磁型混合励磁电机，无刷化励磁(注：电刷和滑环会引入诸多不利因素)是一个关键技术，主要有三种方案：(1)借助附加磁路和导磁部件来构建电励磁回路。(2)采用专门的辅助励磁绕组和旋转整流器来实现无刷励磁。(3)将定子电励磁电机与转子永磁型电机轴向并列组合。

而定子永磁型混合励磁电机的直流励磁绕组设置于定子槽中，无刷化励磁简单可靠；但其电枢绕组和励磁绕组存在空间约束，导致电机的输出能力和调磁能力相互制约。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种双边交替极型混合励磁无刷电机，该双边交替极型混合励磁无刷电机通过将环形直流励磁绕组设置在定子一和定子二之间，与定子槽中的电枢绕组不存在空间约束，解决了传统定子永磁型混合励磁电机的输出能力和调磁能力相互制约的问题。同时，单个环形直流励磁绕组(线圈)能同时整个圆周上的铁心极磁通，调磁效率高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种双边交替极型混合励磁无刷电机，包括定转子一、定转子二、电枢绕组、环形直流励磁绕组和转轴。

定转子一和定转子二沿转轴轴向平行并列设置。

定转子一包括定子一、转子一以及设置在两者间的气隙。

定转子二包括定子二、转子二以及设置在两者间的气隙。

定子一和定子二共同构成定子，定子一和定子二朝向气隙的一侧均沿周向均匀交替布设有定子铁心极和定子永磁极。

转子一和转子二共同构成转子，转子一和转子二朝向气隙的一侧均沿周向均匀交替布设有转子铁心极和转子永磁极。

电枢绕组绕设在定子的定子槽中。

定子一和定子二之间具有轴向气隙，环形直流励磁绕组布设在轴向气隙中。