一种谐振耦合式混合励磁无刷同步电机

本发明涉及同步电机的电励磁，尤其涉及一种谐振耦合式混合励磁无刷同步电机。

背景技术：

1、电励磁同步电机是较早出现的一类交流电机，具有功率因数高、功率因数可调的优点。但，其电刷的存在降低了系统的可靠性，而且长期机械接触容易磨损，需定期更换，成本高，维护不便。为了克服电刷带来的弊端，产生了无刷同步电机。

2、目前国内外已提出数个无刷励磁的技术方案，如励磁机无刷励磁方案、谐波无刷励磁方案、感应式无刷励磁等。这些方法虽然取代了电刷，励磁机式需要外加励磁设备，轴向长度长、体积大；谐波式通常气隙中谐波含量突出，致使电机磁场畸变、功率因数不高；感应式通常励磁调节范围受限，效率低。

技术实现思路

1、(一)发明目的

2、本发明的目的是提供一种谐振耦合式混合励磁无刷同步电机，以解决现有电励磁电机无刷化方案效率和功率因数不高、励磁调节范围受限的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为解决上述问题，本发明提供了一种谐振耦合式混合励磁无刷同步电机，包括：定子铁心和转子，所述转子套在所述定子铁心内，

5、所述定子铁心的内壁开设有电枢槽，所述电枢槽中放置有电枢绕组，所述电枢绕组复用为无线励磁能量发射端；

6、所述转子的外侧壁开设有多个励磁槽体和多个无线接收槽体，所述励磁槽体和所述无线接收槽体均沿所述转子的轴向延伸；

7、所述转子外缠绕有励磁绕组和无线接收绕组，所述励磁绕组缠绕在每个所述励磁槽体中，所述无线接收绕组缠绕在每个所述无线接收槽体中，多个所述励磁槽体和多个所述无线接收槽体围绕所述转子的转轴依次交替设置；

8、所述转子外设置有多个永磁体，多个所述永磁体围绕所述转子呈间距布置。

9、可选地，所述电枢绕组与前端电源连接，通过控制所述前端电源以对所述转子的励磁电流的全范围调控。

10、可选地，任意相邻的两个所述永磁体在所述转子的横截面中的极性相反，所述转子的横截面为垂直于所述转子的轴向的截面；

11、所述永磁体为长条形的片状结构，所述永磁体沿着所述转子的轴向延伸。

12、可选地，任意相邻的两个所述励磁槽体之间设置有转子极靴，所述永磁体一一对应的放置在转子极靴的中央。

13、可选地，所述无线接收槽体开设于所述转子极靴的表面上。

14、可选地，所述的谐振耦合式混合励磁无刷同步电机设置在电机系统中，所述电机系统包括电机逆变器和谐振补偿拓扑，所述电机逆变器与直流电源连接，所述谐振补偿拓扑与所述电机逆变器连接，

15、所述电枢绕组为三相电枢绕组并与所述谐振补偿拓扑连接。

16、可选地，多个所述励磁槽体和多个所述无线接收槽体围绕所述转子的周向相差90°电角度依次交替设置。

17、(三)有益效果

18、本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

19、本发明提出的一种谐振耦合式混合励磁无刷同步电机，相比电励磁电机中已有无刷励磁、混合励磁方案，采用无线电能传输和永磁体混合励磁的无刷化方案具有更高的控制灵活性和功率密度。复用电机控制器和电枢绕组，提升了系统集成性，在谐振下传递励磁能量使得电机功率因数和效率更高，系统附加永磁体进一步提升励磁能力，在提升转矩、功率密度的同时，可按需求全自由度调控励磁大小，实现低速大转矩输出、更宽泛的弱磁扩速区等。

技术特征：

1.一种谐振耦合式混合励磁无刷同步电机，其特征在于：包括：定子铁心和转子，所述转子套在所述定子铁心内，

2.根据权利要求1所述的谐振耦合式混合励磁无刷同步电机，其特征在于，所述电枢绕组与前端电源连接，通过控制所述前端电源以对所述转子的励磁电流的全范围调控。

3.根据权利要求1所述的谐振耦合式混合励磁无刷同步电机，其特征在于，任意相邻的两个所述永磁体在所述转子的横截面中的极性相反，所述转子的横截面为垂直于所述转子的轴向的截面；

4.根据权利要求1所述的谐振耦合式混合励磁无刷同步电机，其特征在于，任意相邻的两个所述励磁槽体之间设置有转子极靴，所述永磁体一一对应的放置在所述转子极靴的中央。

5.根据权利要求4所述的谐振耦合式混合励磁无刷同步电机，其特征在于，所述无线接收槽体开设于所述转子极靴的表面上。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的谐振耦合式混合励磁无刷同步电机，其特征在于，所述的谐振耦合式混合励磁无刷同步电机设置在电机系统中，所述电机系统包括电机逆变器和谐振补偿拓扑，所述电机逆变器与直流电源连接，所述谐振补偿拓扑与所述电机逆变器连接，

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的谐振耦合式混合励磁无刷同步电机，其特征在于，多个所述励磁槽体和多个所述无线接收槽体围绕所述转子的周向相差90°电角度依次交替设置。

技术总结
本发明公开了一种谐振耦合式混合励磁无刷同步电机，涉及同步电机的电励磁技术领域。所述同步电机包括：定子铁心和转子，所述转子套在所述定子铁心内，所述定子铁心的内壁开设有电枢槽，所述电枢槽中放置有电枢绕组，所述电枢绕组复用为无线励磁能量发射端；所述转子的外侧壁开设有多个励磁槽体和多个无线接收槽体，所述励磁槽体和所述无线接收槽体均沿所述转子的轴向延伸；所述转子外缠绕有励磁绕组和无线接收绕组，所述励磁绕组缠绕在每个所述励磁槽体中，所述无线接收绕组缠绕在每个所述无线接收槽体中，多个所述励磁槽体和多个所述无线接收槽体围绕所述转子的转轴依次交替设置；多个所述永磁体围绕所述转子呈间距布置。

技术研发人员：崔淑梅,张玉琦,邵昕宇,冯灿,董帅
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1