一种定转子励磁分置式混合励磁电机

本发明属于电机，具体涉及一种定转子励磁分置式混合励磁电机。

背景技术：

1、永磁同步电机(permanent magnet synchronous machine，pmsm)因其具有高功率、高转矩密度和高效率等优点被广泛用于航空航天、电动汽车和船舰等多个领域。然而由于传统pmsm永磁体具有高矫顽力的特性，传统pmsm的气隙磁场难以调节，调速范围受限。为解决上述问题，常见的有矢量控制方法，但该方法在改善气隙磁场调节能力的同时也会增加励磁损耗，从而降低了永磁电机的效率。

2、近年来为实现更加高效的气隙磁通调节，学者们通过引入附加装置或改变永磁材料等提出了许多种可变磁通永磁电机，目前可将其大致分为五类：混合励磁、机械调磁、绕组复用、变漏磁以及记忆电机。其中混合励磁永磁电机(hybrid excitation permanentmachine,hepm)通过引入电励磁，在保证永磁电机高转矩、高功率密度的同时可灵活调节气隙磁场，实现低速高转矩和高速弱磁条件下效率的进一步提升；可变磁通记忆电机(variable flux memory machine，vfmm)通过利用低矫顽力特性永磁体实现磁化状态的记忆，被认为是一种真正意义上的可变磁通记忆电机，但低矫顽力永磁的使用导致其输出转矩能力较差；变漏磁式永磁(variable leakage flux permanent magnet，vlfpm)电机通过机械调磁或电流调磁方式实现漏磁通的调节，进而实现气隙磁通的调节，但其调速范围较窄，在一定程度上牺牲了高速低载时的效率；其余两类电机分别通过引入机械装置或电力电子装置来实现调磁，调磁难度较高且可靠性较低。

3、根据永磁体与励磁绕组放置位置的不同，可以将hepm分为3种，分别是：永磁体与励磁绕组均放置在转子上，永磁体放置在转子上而励磁绕组放置在定子上和永磁体与励磁绕组均放置在定子上。永磁体与励磁绕组均放置在转子上的hepm需要引入附加装置来实现电机的无刷化，电机可靠性较低；永磁体放置在转子上而励磁绕组放置在定子上的hepm拓扑结构较为复杂，但功率密度和效率较高，调磁范围较宽；永磁体与励磁绕组均放置在定子上的hepm拓扑结构简单、转子运行可靠性高，但功率密度和效率均较低。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种定转子励磁分置式混合励磁电机，采用交替极结构，减少永磁用量，引入电励磁绕组，实现混合励磁，进而实现气隙磁通的灵活调节，提高电机内部空间利用率。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种定转子励磁分置式混合励磁电机，包括：

4、转子，沿所述转子周向外侧均匀开设有数个安装槽，安装槽内嵌有永磁体；

5、定子，所述定子包括最外侧的定子轭部，所述定子轭部的内侧固定连接有数个定子齿，所述定子齿上远离所述定子轭部的一端固定连接有周向排列的三个定子小齿，位于相邻两个所述定子齿端部最外侧的相邻两个所述定子小齿之间匝绕有励磁绕组；

6、所述转子转动连接在所述定子的内侧。

7、进一步地，所述永磁体为径向充磁。

8、进一步地，同一所述定子齿端部的相邻两个所述定子小齿之间形成空腔即为定子辅助槽，用于放置绕制在所述定子小齿上的所述励磁绕组。

9、进一步地，所述转子的中心开设有与所述转子同轴线设置的安装孔，用于安装转轴。

10、进一步地，所述永磁体和转子铁心构成交替极磁极结构。

11、进一步地，所述永磁体采用钕铁硼永磁体。

12、进一步地，相邻的两个所述定子齿之间形成空腔即为定子槽，用于放置绕制在所述定子齿上的电枢绕组。

13、进一步地，所述定子和所述转子之间留有气隙。

14、进一步地，所述永磁体为弧形。

15、进一步地，所述永磁体的外侧面与所述转子的外侧面形成一个圆形。

16、本发明的有益效果：

17、本发明中采用电励磁与永磁励磁相结合的混合励磁方式，可实现气隙磁通的灵活调节；采用交替极的设计，在保证电机转矩能力的同时减少永磁用量，为电励磁磁场提供充足的路径。此外，电励磁绕组和永磁分别设置在定子和转子上，提高了电机的空间利用率。

技术特征：

1.一种定转子励磁分置式混合励磁电机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种定转子励磁分置式混合励磁电机，其特征在于，所述永磁体(2)为径向充磁。

3.根据权利要求1所述的一种定转子励磁分置式混合励磁电机，其特征在于，同一所述定子齿(42)端部的相邻两个所述定子小齿(421)之间形成空腔即为定子辅助槽，用于放置绕制在所述定子小齿(421)上的所述励磁绕组(5)。

4.根据权利要求1所述的一种定转子励磁分置式混合励磁电机，其特征在于，所述转子(1)的中心开设有与所述转子(1)同轴线设置的安装孔，用于安装转轴。

5.根据权利要求1所述的一种定转子励磁分置式混合励磁电机，其特征在于，所述永磁体(2)和转子铁心构成交替极磁极结构。

6.根据权利要求1所述的一种定转子励磁分置式混合励磁电机，其特征在于，所述永磁体(2)采用钕铁硼永磁体。

7.根据权利要求1所述的一种定转子励磁分置式混合励磁电机，其特征在于，相邻的两个所述定子齿(42)之间形成空腔即为定子槽，用于放置绕制在所述定子齿(42)上的电枢绕组(3)。

8.根据权利要求1所述的一种定转子励磁分置式混合励磁电机，其特征在于，所述定子(4)和所述转子(1)之间留有气隙。

9.根据权利要求6所述的一种定转子励磁分置式混合励磁电机，其特征在于，所述永磁体(2)为弧形。

10.根据权利要求9所述的一种定转子励磁分置式混合励磁电机，其特征在于，所述永磁体(2)的外侧面与所述转子(1)的外侧面形成一个圆形。

技术总结
本发明属于电机技术领域，公开一种定转子励磁分置式混合励磁电机，包括转子，沿所述转子周向外侧均匀内嵌有永磁体；定子，所述定子包括最外侧的定子轭部，所述定子轭部的内侧固定连接有数个定子齿，所述定子齿上远离所述定子轭部的一端固定连接有周向排列的三个定子小齿，位于相邻两个所述定子齿端部最外侧的相邻两个所述定子小齿之间匝绕有励磁绕组；所述转子转动连接在所述定子的内侧。本发明中采用电励磁与永磁励磁相结合的混合励磁方式，可实现气隙磁通的灵活调节；采用交替极的设计，在保证电机转矩能力的同时减少永磁用量，为电励磁磁场提供充足的路径。此外，电励磁绕组和永磁分别设置在定子和转子上，提高了电机的空间利用率。

技术研发人员：朱悦涵,阳辉,吉湘相,安淇楚,林鹤云
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14