CN111953163A - 多相永磁同步电机系统及其磁场调节方法 - Google Patents

多相永磁同步电机系统及其磁场调节方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111953163A
CN111953163A CN202010804401.8A CN202010804401A CN111953163A CN 111953163 A CN111953163 A CN 111953163A CN 202010804401 A CN202010804401 A CN 202010804401A CN 111953163 A CN111953163 A CN 111953163A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stator
rotor
permanent magnet
synchronous motor
air gap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010804401.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111953163B (zh
Inventor
寇宝泉
张浩泉
宋得雪
张赫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN202010804401.8A priority Critical patent/CN111953163B/zh
Publication of CN111953163A publication Critical patent/CN111953163A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111953163B publication Critical patent/CN111953163B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2793—Rotors axially facing stators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/02—Machines with one stator and two or more rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/04—Machines with one rotor and two stators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0085—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for high speeds, e.g. above nominal speed
    • H02P21/0089—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for high speeds, e.g. above nominal speed using field weakening
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/03—Machines characterised by aspects of the air-gap between rotor and stator
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

多相永磁同步电机系统及其磁场调节方法，属于电机领域。本发明解决现有多相永磁同步电机调速范围依赖于电机电磁结构，特别是依赖于转子结构，这种依赖于电机电磁结构的控制系统结构复杂、电流控制难度较大及系统功率因数低的问题。本发明同步电机包括定子和转子，定子包括定子铁心、磁场控制绕组和电枢绕组。电机调速系统包括多相永磁同步电机、直流输出功率变换器和电枢绕组功率变换器。调速系统的恒功率调速范围宽；系统结构与控制方法简单；系统的功率因数高、效率高；既可以应用于宽恒功率调速范围的电动机系统，又可以应用于宽恒电压输出范围的发电机系统。本发明主要应用在电动车辆驱动系统、电主轴系统以及变速发电等领域。

Description

多相永磁同步电机系统及其磁场调节方法
技术领域
本发明属于电机领域。
背景技术
目前，永磁同步电动机多采用弱磁调速技术来拓展系统的恒功率运行速度范围。弱磁控制的思想来自对他励直流电动机的调磁控制。当他励直流电动机端电压达到极限电压时，为使电动机能恒功率运行于更高的转速，应降低电动机的励磁电流，以保证电压的平衡。永磁同步电动机的转速(角速度)方程式为：
Figure BDA0002628545510000011
其中，u为端电压，ulim为极限电压，id为直轴电流，iq为交轴电流，Ld为直轴电感，Lq为交轴电感，ψf为永磁体产生的磁链；
永磁同步电动机的励磁磁动势是由永磁体产生的而无法调节，不能像他励直流电机一样通过励磁电流来便于控制，当u＝ulim时，要想继续升高转速只有靠调节id和iq来实现，增加电动机直轴去磁电流分量和减小交轴电流分量，以维持电压平衡关系，得到“弱磁”效果。前者“弱磁”能力与电动机直轴电感直接相关，后者与交轴电感相关。由于电动机相电流也有一定极限，增加之后去磁电流分量而同时保证电枢电流不超过电流极限值，交轴电流就应相应减小。因此，一般是通过增加直轴去磁电流来达到弱磁扩速的目的。
但是，这种调速方式存在以下缺点：调速范围依赖于电机电磁结构，特别是依赖于转子结构，必须采用内嵌永磁体转子结构(如图17)；由于id、iq调节困难，进而使控制系统结构复杂、电流控制难度较大；通过改变直轴电流id和交轴电流iq来调节电动机的转速ω的过程中，会使功率因数降低；增加直轴去磁电流会使逆变器容量增大。因此，以上问题亟需解决。
发明内容
本发明目的是为了解决现有多相永磁同步电机调速范围依赖于电机电磁结构，特别是依赖于转子结构，这种依赖于电机电磁结构的控制系统结构复杂、电流控制难度较大及系统功率因数低的问题。因此，本发明提供了多相永磁同步电机系统及其磁场调节方法。多相永磁同步电机系统中的多相永磁同步电机的结构可为多种，具体多相永磁同步电机系统通过以下几种电机结构实现。
多相永磁同步电机系统的第一种结构，具体参见图1至图9：
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，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。
优选的是，所述的多相永磁同步电机系统，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。
多相永磁同步电机系统的第二种结构，具体参见图8至图10：
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，所述同步电机为轴向磁场结构，同步电机包括两个定子1和一个转子2，且三者同轴；两个定子1分别位于转子2轴向两侧，两个定子1机械上固定连接在一起，两个定子1与转子2之间均存在气隙；
每个定子1包括定子铁心1-1、磁场控制绕组1-2和电枢绕组1-3；
定子铁心1-1为圆环形结构，在定子铁心1-1的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；且气隙面上各径向槽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；
转子2同一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；转子2同一气隙面上相邻磁极的永磁体2-1的充磁方向相反。
优选的是，所述的多相永磁同步电机系统，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；
两个定子1上的两套磁场控制绕组1-2串联在一起后，其引出线与直流输出功率变换器输出端相连；
两个定子1上的两套电枢绕组1-3对应相串联或并联在一起后，其引出线与电枢绕组功率变换器的输出端相连。
多相永磁同步电机系统的第三种结构，具体参见图11：
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所述同步电机为径向磁场结构，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径向两侧，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；两个转子2分别定义为内转子和外转子；
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为圆筒形结构，在定子铁心1-1的两个气隙面上均开设有轴向槽1-1-1，使定子铁心1-1形成轭部和定子齿；每个气隙面上各轴向槽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；
电枢绕组1-3为多相交流绕组，其嵌放在定子铁心1-1气隙侧的轴向槽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。
优选的是，所述的多相永磁同步电机系统，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。
多相永磁同步电机系统的第四种结构，具体参见图12：
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，所述同步电机为径向磁场结构，同步电机包括两个定子1和一个转子2，且三者同轴；两个定子1分别位于转子2径向两侧，两个定子1机械上固定连接在一起，两个定子1与转子2之间均存在气隙；两个定子1分别定义为内定子和外定子；
每个定子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为圆筒形结构，在定子铁心1-1的气隙面上开设有轴向槽1-1-1，使定子铁心1-1形成轭部和定子齿；定子铁心1-1气隙面上各轴向槽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；
电枢绕组1-3为多相交流绕组，其嵌放在定子铁心1-1气隙侧的轴向槽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；
转子2同一气隙面上的所有永磁体2-1均径向充磁，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；转子2同一气隙面上相邻磁极的永磁体2-1的充磁方向相反。
优选的是，所述的多相永磁同步电机系统，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；
两个定子1上的两套磁场控制绕组1-2串联在一起后，其引出线与直流输出功率变换器输出端相连；
两个定子1上的两套电枢绕组1-3对应相串联或并联在一起后，其引出线与电枢绕组功率变换器的输出端相连。
多相永磁同步电机系统的第五种结构，具体参见图13和图14：
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，所述同步电机为径向磁场结构，同步电机包括一个定子1和一个转子2，二者同轴；转子2位于定子1的外侧或转子2位于定子1的内侧，二者间存在气隙；
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为圆筒形结构，在定子铁心1-1的气隙面上开设有轴向槽1-1-1，使定子铁心1-1形成轭部和定子齿；定子铁心1-1气隙面上各轴向槽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；
电枢绕组1-3为多相交流绕组，其嵌放在定子铁心1-1气隙侧的轴向槽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；
转子2气隙面上的所有永磁体2-1均径向充磁，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，相邻磁极的永磁体2-1的充磁方向相反。
优选的是，所述的多相永磁同步电机系统，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。
根据第一、三或五种结构的多相永磁同步电机系统实现的磁场调节方法，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。
根据第二或四种结构的多相永磁同步电机系统实现的磁场调节方法，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。
本发明带来的有益效果：本发明所述多相永磁同步电机可应用于多相永磁同步电机系统，电机结构简单，可通过对定子上磁场控制绕组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，来改变转子2上永磁体2-1产生的磁链ψf，最终实现多相永磁同步电机的转速的调节。本发明通过控制电机定子铁心轭部磁路的饱和程度来间接调节永磁体产生的磁链ψf，进而拓宽电机的恒功率调速范围。
本发明所述的多相永磁同步电机系统和方法包括多相永磁同步电机、直流输出功率变换器和电枢绕组功率变换器。本发明调速范围与电机的电磁结构无关，电机调速系统及方法恒功率调速范围宽；系统结构与控制方法简单；在调速的过程中不会对直轴电流id和交轴电流iq产生影响，因此，系统的功率因数高、效率高；既可以应用于宽恒功率调速范围的电动机系统，又可以应用于宽恒电压输出范围的发电机调速系统。本发明在电动车辆驱动系统、电主轴系统以及变速发电等领域具有良好的应用前景。
附图说明
图1是具体实施方式一中，定子铁心1-1的结构示意图；
图2是具体实施方式一中，缠绕有磁场控制绕组1-2后的定子铁心1-1的结构示意图；
图3是具体实施方式一中定子1的第一种结构示意图；其中，电枢绕组1-3嵌放在定子铁心1-1气隙侧的径向槽1-1-1中；
图4是具体实施方式一中定子铁心1-1气隙侧所开设周向槽1-1-4的结构示意图；
图5是具体实施方式一中定子1的第二种结构示意图；其中，电枢绕组1-3固定在定子铁心1-1的气隙面上；
图6为具体实施方式一中所述的多相永磁同步电机的第一种结构示意图；
图7为具体实施方式一中所述的多相永磁同步电机的第二种结构示意图；
图8为转子2的第一种结构示意图；
图9为转子2的第二种结构的相关示意图；其中，
图9a为转子2的第二种结构的整体结构示意图；
图9b为转子2的第二种结构中转子基板2-3的结构示意图；
图9c为转子2的第二种结构中相同磁极的分布图；
图9d为转子2的第二种结构中导磁体2-4的分布图；
图10为具体实施方式二中多相永磁同步电机的相关结构示意图；其中，
图10a为具体实施方式二中，定子铁心1-1的结构示意图；
图10b为具体实施方式二中，缠绕有磁场控制绕组1-2后的定子铁心1-1的结构示意图；
图10c为具体实施方式二中，定子1的第一种结构示意图；
图10d为具体实施方式二中，利用图10a中定子1构成的多相永磁同步电机的整体结构示意图；
图10e为具体实施方式二中，定子铁心1-1气隙侧所开设周向槽1-1-4的结构示意图；
图10f为具体实施方式二中，定子1的第二种结构示意图；
图10g为具体实施方式二中，利用图10d中定子1构成的多相永磁同步电机的整体结构示意图；
图11为具体实施方式六中，多相永磁同步电机的相关结构示意图；其中，
图11a为具体实施方式六中，定子1的定子铁心1-1与磁场控制绕组1-2相对位置关系图；
图11b为具体实施方式六中，定子1的定子铁心1-1、磁场控制绕组1-2和电枢绕组1-3之间的相对位置关系图；
图11c为具体实施方式六中，外转子的结构示意图；
图11d为具体实施方式六中，内转子的结构示意图；
图11e为具体实施方式六中，多相永磁同步电机的整体结构示意图；
图12为具体实施方式八中，多相永磁同步电机的相关结构示意图；其中，
图12a为具体实施方式八中，定子1的定子铁心1-1与磁场控制绕组1-2相对位置关系图；
图12b为具体实施方式八中，定子1的定子铁心1-1、磁场控制绕组1-2和电枢绕组1-3之间的相对位置关系图；
图12c为具体实施方式八中，转子2的结构示意图；
图12d为具体实施方式八中，多相永磁同步电机的整体结构示意图；
图13为具体实施方式九中，转子2位于定子1的外侧时，多相永磁同步电机的相关结构示意图；其中，
图13a为具体实施方式九中，定子1的定子铁心1-1与磁场控制绕组1-2相对位置关系图；
图13b为具体实施方式九中，定子1的定子铁心1-1、磁场控制绕组1-2和电枢绕组1-3之间的相对位置关系图；
图13c为具体实施方式九中，转子2的结构示意图；
图13d为具体实施方式九中，转子2位于定子1的外侧时，多相永磁同步电机的整体结构示意图；
图14为具体实施方式九中，转子2位于定子1的内侧时，多相永磁同步电机的相关结构示意图；其中，
图14a为具体实施方式九中，定子1的定子铁心1-1与磁场控制绕组1-2相对位置关系图；
图14b为具体实施方式九中，定子1的定子铁心1-1、磁场控制绕组1-2和电枢绕组1-3之间的相对位置关系图；
图14c为具体实施方式九中，转子2的结构示意图；
图14d为具体实施方式九中，转子2位于定子1的内侧时，多相永磁同步电机的整体结构示意图；
图15为具体实施方式十二所述多相永磁同步电机系统的原理示意图；
图16为具体实施方式十三所述多相永磁同步电机系统的原理示意图；其中，
图16a为两套电枢绕组1-3并联在一起时，多相永磁同步电机系统的原理示意图；
图16b为两套电枢绕组1-3串联在一起时，多相永磁同步电机系统的原理示意图；
图17为传统永磁同步电机的转子结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
具体实施方式一：下面结合图1至图9说明本实施方式，本实施方式所述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，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。
本实施方式中，本发明所述多相永磁同步电机可应用于多相永磁同步电机系统，电机结构简单，可通过对定子上磁场控制绕组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，来改变转子2上永磁体2-1产生的磁链ψf，最终实现多相永磁同步电机的转速的调节；
将磁场控制绕组1-2和电枢绕组1-3设置在定子1上，便于对通入的电流进行控制，对同步电机转速进行控制时，升速时，通入磁场控制绕组1-2的直流电流越大，，使得定子1磁路饱和，实现转子2上永磁体2-1磁链ψf减小，从而使转速提高；降速时，减小通入磁场控制绕组1-2的直流电流，使得定子1磁路饱和度减少，实现转子2上永磁体2-1磁链ψf增加，从而降低转速，调速简单方便。
图1中，定子铁心1-1上每个气隙面上开有36个径向槽1-1-1，各径向槽1-1-1沿圆周方向均匀分布，磁场控制绕组1-2由36个矩形线圈串联而成，每个矩形线圈缠绕在轴向槽1-1-3和与其轴向槽1-1-3所对应的径向槽1-1-1中，且每个矩形线圈左右两个线圈边嵌放在定子铁心1-1两个气隙面上相对应的两个径向槽1-1-1中；
图3中，电枢绕组1-3为三相交流环形绕组；电枢绕组1-3包括36个线圈，构成三相对称电枢绕组的36个线圈也均匀嵌放在径向槽1-1-1中。
图5中，电枢绕组1-3为三相单层整距绕组，本实施方式中多相永磁同步电机的两个定子1中，每个定子1包含一套三相单层整距绕组，具体应用时，两套三相单层整距绕组可以对应相串联，也可以对应相并联，具体参见图16。
图8和图9中，转子2的磁极数为6，每极每相所对应的两个气隙面上相对应的径向槽1-1-1个数等于2。图8和图9中，每三个永磁体2-1构成一个磁极。
具体实施方式二：下面结合图8至图10说明本实施方式，本实施方式所述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，所述同步电机为轴向磁场结构，同步电机包括两个定子1和一个转子2，且三者同轴；两个定子1分别位于转子2轴向两侧，两个定子1机械上固定连接在一起，两个定子1与转子2之间均存在气隙；
每个定子1包括定子铁心1-1、磁场控制绕组1-2和电枢绕组1-3；
定子铁心1-1为圆环形结构，在定子铁心1-1的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；且气隙面上各径向槽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；
转子2同一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；转子2同一气隙面上相邻磁极的永磁体2-1的充磁方向相反。
本实施方式中，
图10中，定子铁心1-1为圆环形结构，在定子铁心1-1的气隙面上均开设有36个径向槽1-1-1，各径向槽1-1-1沿圆周方向均匀分布。
磁场控制绕组1-2由36个矩形线圈串联而成，36个矩形线圈分别缠绕在绕在定子铁心1-1的轭部1-1-2的36个径向槽1-1-1内，且每个矩形线圈的左右两个线圈边嵌放在定子铁心1-1的内、外两个侧壁上相对应的两个轴向槽1-1-3中。
图10a中，电枢绕组1-3为三相交流环形绕组；电枢绕组1-3包括36个线圈，构成三相对称电枢绕组的36个线圈也均匀嵌放在径向槽1-1-1中。
图10d中，电枢绕组1-3为三相单层整距绕组、且该绕组为环形结构，本实施方式中多相永磁同步电机的两个定子1中，每个定子1包含一套三相单层整距绕组，具体应用时，两套三相单层整距绕组可以对应相串联，也可以对应相并联。
图8和图9中，每三个永磁体2-1构成一个磁极。
图8和图9中的转子2为内嵌永磁体结构。
本实施方式中，所述多相永磁同步电机可应用于多相永磁同步电机系统，电机结构简单，可通过对定子上磁场控制绕组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，来改变转子2上永磁体2-1产生的磁链ψf，最终实现多相永磁同步电机的转速的调节；
将磁场控制绕组1-2和电枢绕组1-3设置在定子1上，便于对通入的电流进行控制，对同步电机转速进行控制时，升速时，通入磁场控制绕组1-2的直流电流越大，使得定子1磁路饱和，实现转子2上永磁体2-1磁链ψf减小，从而使转速提高；降速时，减小通入磁场控制绕组1-2的直流电流，使得定子1磁路饱和度减少，实现转子2上永磁体2-1磁链ψf增加，从而降低转速，调速简单方便。
具体实施方式三：下面结合图4、图10e说明本实施方式，本实施方式对实施方式一或二所述的多相永磁同步电机系统作进一步说明，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。
具体实施方式四：下面结合图1、图10a说明本实施方式，本实施方式对实施方式一或二所述的多相永磁同步电机系统作进一步说明，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。
具体实施方式五：下面结合图8至图9说明本实施方式，本实施方式对实施方式一或二所述的多相永磁同步电机系统作进一步说明，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。
具体实施方式六：下面结合图11说明本实施方式，本实施方式所述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，所述同步电机为径向磁场结构，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径向两侧，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；两个转子2分别定义为内转子和外转子；
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为圆筒形结构，在定子铁心1-1的两个气隙面上均开设有轴向槽1-1-1，使定子铁心1-1形成轭部和定子齿；每个气隙面上各轴向槽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；
电枢绕组1-3为多相交流绕组，其嵌放在定子铁心1-1气隙侧的轴向槽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。
本实施方式中，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为圆筒形结构，图11中，在圆筒形定子铁心1-1的径向两个气隙面上各开有36个轴向槽，各槽沿圆周方向均匀分布；
图11中，磁场控制绕组1-2由36个矩形线圈串联而成，定子铁心1-1两个端面为非气隙面，该两个非气隙面的也同样开设有沿周向分布的槽，故36个矩形线圈中每个线圈上下两个线圈边嵌放在定子铁心1-1两个非气隙面的两个槽内。
电枢绕组1-3为多相交流环形绕组，图11中，由于转子2的磁极数为6，每极每相所对应的两个气隙面上相对应的轴向槽1-1-1个数等于2，构成三相对称电枢绕组的36个线圈也均匀嵌放在轴向槽1-1-1中。
本实施方式中，所述多相永磁同步电机可应用于多相永磁同步电机系统，电机结构简单，可通过对定子上磁场控制绕组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，来改变转子2上永磁体2-1产生的磁链ψf，最终实现多相永磁同步电机的转速的调节；
将磁场控制绕组1-2和电枢绕组1-3设置在定子1上，便于对通入的电流进行控制，对同步电机转速进行控制时，升速时，通入磁场控制绕组1-2的直流电流越大，
使得定子1磁路饱和，实现转子2上永磁体2-1磁链ψf减小，从而使转速提高；降速时，减小通入磁场控制绕组1-2的直流电流，使得定子1磁路饱和度减少，实现转子2上永磁体2-1磁链ψf增加，从而降低转速，调速简单方便。
具体实施方式七：下面结合图11c和图11d说明本实施方式，实施方式对实施方式六所述的多相永磁同步电机系统作进一步说明，转子2包括永磁体2-1、转子基板2-2和导磁体2-3；
转子基板2-2为圆筒形结构，所有永磁体2-1沿圆周方向表贴在转子基板2-2的气隙面或沿圆周方向嵌入在转子基板2-2气隙面内，相邻磁极间设有一个导磁体2-3。
图11c和图11d中，每个转子2包括永磁体2-1、转子基板2-2和导磁体2-3。转子为表贴永磁体结构。构成每极磁极的三块永磁体表贴在圆筒形转子基板2-2气隙侧。每块永磁体径向充磁或径向平行充磁，径向充磁为磁力线集体指向或远离圆心，径向平行充磁为在径向方向上各磁力线平行，相邻磁极的永磁体充磁方向相反。两个转子上相对磁极永磁体的充磁方向相反。
具体实施方式八：下面结合图12说明本实施方式，本实施方式所述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，所述同步电机为径向磁场结构，同步电机包括两个定子1和一个转子2，且三者同轴；两个定子1分别位于转子2径向两侧，两个定子1机械上固定连接在一起，两个定子1与转子2之间均存在气隙；两个定子1分别定义为内定子和外定子；
每个定子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为圆筒形结构，在定子铁心1-1的气隙面上开设有轴向槽1-1-1，使定子铁心1-1形成轭部和定子齿；定子铁心1-1气隙面上各轴向槽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；
电枢绕组1-3为多相交流绕组，其嵌放在定子铁心1-1气隙侧的轴向槽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；
转子2同一气隙面上的所有永磁体2-1均径向充磁，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；转子2同一气隙面上相邻磁极的永磁体2-1的充磁方向相反。
本实施方式中，定子铁心1-1为圆筒形，图12中，在每个圆筒形定子铁心1-1的气隙面上均开有36个轴向槽1-1-1，各槽沿圆周方向均匀分布。
图12中，磁场控制绕组1-2由36个矩形线圈串联而成，定子铁心1-1两个端面为非气隙面，该两个非气隙面的也同样开设有沿周向分布的槽，故36个矩形线圈中每个线圈上下两个线圈边嵌放在定子铁心1-1两个非气隙面的两个槽内。两个定子上的磁场控制绕组串联在一起。
电枢绕组1-3为多相交流环形绕组，图12中，由于转子2的磁极数为6，每极每相所对应的两个气隙面上相对应的轴向槽1-1-1个数等于2，构成三相对称电枢绕组的36个线圈也均匀嵌放在轴向槽1-1-1中。两个定子1上的两套环形电枢绕组可以对应相串联，也可以对应相并联。
转子铁心径向相对位置上永磁体的充磁方向相反。
本实施方式中，所述多相永磁同步电机可应用于多相永磁同步电机系统，电机结构简单，可通过对定子上磁场控制绕组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，来改变转子2上永磁体2-1产生的磁链ψf，最终实现多相永磁同步电机的转速的调节；
将磁场控制绕组1-2和电枢绕组1-3设置在定子1上，便于对通入的电流进行控制，对同步电机转速进行控制时，升速时，通入磁场控制绕组1-2的直流电流越大，，使得定子1磁路饱和，实现转子2上永磁体2-1磁链ψf减小，从而使转速提高；降速时，减小通入磁场控制绕组1-2的直流电流，使得定子1磁路饱和度减少，实现转子2上永磁体2-1磁链ψf增加，从而降低转速，调速简单方便。
具体实施方式九：下面结合图13和图14说明本实施方式，本实施方式所述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，所述同步电机为径向磁场结构，同步电机包括一个定子1和一个转子2，二者同轴；转子2位于定子1的外侧或转子2位于定子1的内侧，二者间存在气隙；
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为圆筒形结构，在定子铁心1-1的气隙面上开设有轴向槽1-1-1，使定子铁心1-1形成轭部和定子齿；定子铁心1-1气隙面上各轴向槽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；
电枢绕组1-3为多相交流绕组，其嵌放在定子铁心1-1气隙侧的轴向槽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；
转子2气隙面上的所有永磁体2-1均径向充磁，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，相邻磁极的永磁体2-1的充磁方向相反。
本实施方式中，所述多相永磁同步电机可应用于多相永磁同步电机系统，电机结构简单，可通过对定子上磁场控制绕组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，来改变转子2上永磁体2-1产生的磁链ψf，最终实现多相永磁同步电机的转速的调节；
将磁场控制绕组1-2和电枢绕组1-3设置在定子1上，便于对通入的电流进行控制，对同步电机转速进行控制时，升速时，通入磁场控制绕组1-2的直流电流越大，，使得定子1磁路饱和，实现转子2上永磁体2-1磁链ψf减小，从而使转速提高；降速时，减小通入磁场控制绕组1-2的直流电流，使得定子1磁路饱和度减少，实现转子2上永磁体2-1磁链ψf增加，从而降低转速，调速简单方便。
具体实施方式十：下面结合图12c、13c、14c、说明本实施方式，实施方式对实施方式八或九所述的多相永磁同步电机系统作进一步说明，转子2包括永磁体2-1、转子基板2-2和导磁体2-3；
转子基板2-2为圆筒形结构，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。
本实施方式中，转子为表贴永磁体结构。构成每极磁极的三块永磁体表贴在圆筒形转子基板2-2的气隙侧。每块永磁体径向充磁或径向平行充磁，径向充磁为磁力线集体指向或远离圆心，径向平行充磁为在径向方向上各磁力线平行，相邻磁极的永磁体充磁方向相反。转子铁心径向相对位置上永磁体的充磁方向相反。
具体实施方式十一：下面结合图1至图12说明本实施方式，实施方式对实施方式一、二、六、八或九所述的多相永磁同步电机系统作进一步说明，电枢绕组1-3为多相交流环形绕组。
具体实施方式十二：下面结合图15说明本实施方式，本实施方式对具体实施方式一、六或九所述的多相永磁同步电机系统作进一步说明，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；
所有磁场控制绕组1-2的引出线与直流输出功率变换器输出端相连；
所有电枢绕组1-3的引出线与电枢绕组功率变换器的输出端相连。
本实施方式所述的多相永磁同步电机系统包括多相永磁同步电机、直流输出功率变换器和电枢绕组功率变换器。本发明调速范围与电机的电磁结构无关，电机调速系统及方法恒功率调速范围宽；系统结构与控制方法简单；在调速的过程中不会对直轴电流id和交轴电流iq产生影响，因此，系统的功率因数高、效率高；既可以应用于宽恒功率调速范围的电动机系统，又可以应用于宽恒电压输出范围的发电机调速系统。
具体实施方式十三：下面结合图16说明本实施方式，本实施方式对具体实施方式二或八所述的多相永磁同步电机系统作进一步说明，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；
两个定子1上的两套磁场控制绕组1-2串联在一起后，其引出线与直流输出功率变换器输出端相连；
两个定子1上的两套电枢绕组1-3对应相串联或并联在一起后，其引出线与电枢绕组功率变换器的输出端相连。
本实施方式所述的多相永磁同步电机系统包括多相永磁同步电机、直流输出功率变换器和电枢绕组功率变换器。本发明调速范围与电机的电磁结构无关，电机调速系统及方法恒功率调速范围宽；系统结构与控制方法简单；在调速的过程中不会对直轴电流id和交轴电流iq产生影响，因此，系统的功率因数高、效率高；既可以应用于宽恒功率调速范围的电动机系统，又可以应用于宽恒电压输出范围的发电机调速系统。
具体实施方式十四：下面结合图15说明本实施方式，本实施方式根据具体实施方式十二所述的多相永磁同步电机系统实现的磁场调节方法，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，从而实现同步电机的降速调节。
本实施方式中，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，转速越高，所需直流电流越大，因此，通过控制直流输出功率变换器供给磁场控制绕组1-2的直流电流逐渐变大，使得定子1磁路饱和，实现转子2上永磁体2-1磁链ψf减小，从而使转速提高；
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，转速越低，所需直流电流越小，因此，通过控制直流输出功率变换器供给磁场控制绕组1-2的直流电流逐渐变小，使得定子1磁路饱和度减少，实现转子2上永磁体2-1磁链ψf增加，从而降低转速。
具体实施方式十五：下面结合图16说明本实施方式，本实施方式根据具体实施方式十三所述的多相永磁同步电机系统实现的磁场调节方法，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。
本实施方式中，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，转速越高，所需直流电流越大，因此，通过控制直流输出功率变换器供给磁场控制绕组1-2的直流电流逐渐变大，使得定子1磁路饱和，实现转子2上永磁体2-1磁链ψf减小，从而使转速提高；
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，转速越低，所需直流电流越小，因此，通过控制直流输出功率变换器供给磁场控制绕组1-2的直流电流逐渐变小，使得定子1磁路饱和度减少，实现转子2上永磁体2-1磁链ψf增加，从而降低转速。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (15)

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。
2.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，同步电机包括两个定子(1)和一个转子(2)，且三者同轴；两个定子(1)分别位于转子(2)轴向两侧，两个定子(1)机械上固定连接在一起，两个定子(1)与转子(2)之间均存在气隙；
每个定子(1)包括定子铁心(1-1)、磁场控制绕组(1-2)和电枢绕组(1-3)；
定子铁心(1-1)为圆环形结构，在定子铁心(1-1)的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；且气隙面上各径向槽(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；
转子(2)同一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；转子(2)同一气隙面上相邻磁极的永磁体(2-1)的充磁方向相反。
3.根据权利要求1或2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)。
4.根据权利要求1或2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。
5.根据权利要求1或2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)。
6.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，所述同步电机为径向磁场结构，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)径向两侧，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；两个转子(2)分别定义为内转子和外转子；
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)为圆筒形结构，在定子铁心(1-1)的两个气隙面上均开设有轴向槽(1-1-1)，使定子铁心(1-1)形成轭部和定子齿；每个气隙面上各轴向槽(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；
电枢绕组(1-3)为多相交流绕组，其嵌放在定子铁心(1-1)气隙侧的轴向槽(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。
7.根据权利要求6所述的多相永磁同步电机系统，其特征在于，转子(2)包括永磁体(2-1)、转子基板(2-2)和导磁体(2-3)；
转子基板(2-2)为圆筒形结构，所有永磁体(2-1)沿圆周方向表贴在转子基板(2-2)的气隙面或沿圆周方向嵌入在转子基板(2-2)气隙面内，相邻磁极间设有一个导磁体(2-3)。
8.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，所述同步电机为径向磁场结构，同步电机包括两个定子(1)和一个转子(2)，且三者同轴；两个定子(1)分别位于转子(2)径向两侧，两个定子(1)机械上固定连接在一起，两个定子(1)与转子(2)之间均存在气隙；两个定子(1)分别定义为内定子和外定子；
每个定子(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)为圆筒形结构，在定子铁心(1-1)的气隙面上开设有轴向槽(1-1-1)，使定子铁心(1-1)形成轭部和定子齿；定子铁心(1-1)气隙面上各轴向槽(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；
电枢绕组(1-3)为多相交流绕组，其嵌放在定子铁心(1-1)气隙侧的轴向槽(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；
转子(2)同一气隙面上的所有永磁体(2-1)均径向充磁，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；转子(2)同一气隙面上相邻磁极的永磁体(2-1)的充磁方向相反。
9.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，所述同步电机为径向磁场结构，同步电机包括一个定子(1)和一个转子(2)，二者同轴；转子(2)位于定子(1)的外侧或转子(2)位于定子(1)的内侧，二者间存在气隙；
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)为圆筒形结构，在定子铁心(1-1)的气隙面上开设有轴向槽(1-1-1)，使定子铁心(1-1)形成轭部和定子齿；定子铁心(1-1)气隙面上各轴向槽(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；
电枢绕组(1-3)为多相交流绕组，其嵌放在定子铁心(1-1)气隙侧的轴向槽(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；
转子(2)气隙面上的所有永磁体(2-1)均径向充磁，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，相邻磁极的永磁体(2-1)的充磁方向相反。
10.根据权利要求8或9所述的多相永磁同步电机系统，其特征在于，转子(2)包括永磁体(2-1)、转子基板(2-2)和导磁体(2-3)；
转子基板(2-2)为圆筒形结构，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)。
11.根据权利要求1、2、6、8或9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。
12.根据权利要求1、6或9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。
13.根据权利要求2或8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；
两个定子(1)上的两套磁场控制绕组(1-2)串联在一起后，其引出线与直流输出功率变换器输出端相连；
两个定子(1)上的两套电枢绕组(1-3)对应相串联或并联在一起后，其引出线与电枢绕组功率变换器的输出端相连。
14.根据权利要求12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。
15.根据权利要求13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。
CN202010804401.8A 2020-08-11 2020-08-11 多相永磁同步电机系统及其磁场调节方法 Active CN111953163B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010804401.8A CN111953163B (zh) 2020-08-11 2020-08-11 多相永磁同步电机系统及其磁场调节方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010804401.8A CN111953163B (zh) 2020-08-11 2020-08-11 多相永磁同步电机系统及其磁场调节方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111953163A true CN111953163A (zh) 2020-11-17
CN111953163B CN111953163B (zh) 2023-07-14

Family

ID=73332430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010804401.8A Active CN111953163B (zh) 2020-08-11 2020-08-11 多相永磁同步电机系统及其磁场调节方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111953163B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113315137A (zh) * 2021-05-28 2021-08-27 哈尔滨工业大学 三相混合励磁同步调相机系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102358208A (zh) * 2011-08-18 2012-02-22 东南大学 一种电动汽车用电驱动系统及其控制方法
CN103269140A (zh) * 2013-05-03 2013-08-28 江苏大学 一种应用于风力发电的双转子永磁电机
CN207010497U (zh) * 2017-07-31 2018-02-13 南京信息工程大学 一种轴向磁场定子分割式永磁电机
CN110460218A (zh) * 2019-09-20 2019-11-15 哈尔滨工业大学 定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统
CN110601482A (zh) * 2019-09-20 2019-12-20 哈尔滨工业大学 轴向磁场飞轮脉冲同步发电机系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102358208A (zh) * 2011-08-18 2012-02-22 东南大学 一种电动汽车用电驱动系统及其控制方法
CN103269140A (zh) * 2013-05-03 2013-08-28 江苏大学 一种应用于风力发电的双转子永磁电机
CN207010497U (zh) * 2017-07-31 2018-02-13 南京信息工程大学 一种轴向磁场定子分割式永磁电机
CN110460218A (zh) * 2019-09-20 2019-11-15 哈尔滨工业大学 定子磁路控制飞轮脉冲发电机系统
CN110601482A (zh) * 2019-09-20 2019-12-20 哈尔滨工业大学 轴向磁场飞轮脉冲同步发电机系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113315137A (zh) * 2021-05-28 2021-08-27 哈尔滨工业大学 三相混合励磁同步调相机系统
CN113315137B (zh) * 2021-05-28 2022-09-13 哈尔滨工业大学 三相混合励磁同步调相机系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN111953163B (zh) 2023-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107222075B (zh) 一种具有t型铁心内定子的双定子混合励磁电机
CN110829662B (zh) 一种并列结构混合励磁无刷电机及其发电系统
CN108964396B (zh) 定子分区式交替极混合励磁电机
CN105207436B (zh) 一种环形轭部电枢绕组高功率密度混合励磁永磁电动机
WO2022161375A1 (zh) 转子磁极调制型感应混合励磁无刷电机及发电系统
CN113437849B (zh) 一种双转子单定子轴向磁通混合励磁电机
CN108336837A (zh) 一种混合励磁直驱电机
CN110838779B (zh) 一种混合励磁绕线转子及混合励磁绕线式同步电机
CN108199554B (zh) 一种双极性多相永磁同步电机及方法
CN105186749B (zh) 一种环形轭部双绕组混合励磁永磁电动机
CN110739891B (zh) 一种电励磁同步磁阻无刷发电系统
CN102005875B (zh) 并列结构的无刷无附加气隙混合励磁同步发电机
JP2005312214A (ja) 永久磁石電動機並びにその駆動方法及び製造方法、圧縮機、送風機及び空気調和機
CN105141104B (zh) 一种轭部励磁绕组高功率密度混合励磁永磁直线发电机
CN111953163B (zh) 多相永磁同步电机系统及其磁场调节方法
CN111953162B (zh) 多相永磁同步电机系统及其驱动方法
CN106981937B (zh) 一种转子错位结构电机
CN111953161A (zh) 双绕组轴向磁场多相飞轮脉冲发电机系统
CN101562382B (zh) 五次谐波励磁无刷同步发电机
Shriwastava et al. Literature review of permanent magnet AC motors and drive for automotive application
CN111224477A (zh) 基于谐波绕组励磁的并列结构无刷混合励磁同步发电机
CN115224903A (zh) 一种混合励磁式无轴承开关磁阻电机
CN112787476B (zh) 基于交替极转子的集成式直流感应混合励磁无刷电机
CN207251416U (zh) 一种12槽8极车载电动压缩机永磁同步电机
CN109038984A (zh) 一种无刷直流电机定子绕线方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant