CN117277626A - 三部件调磁电机 - Google Patents

Abstract

三部件调磁电机，可作为风力发电系统、混动器或方便弱磁的电动机，由定子、调磁环、转子、支承部件、机壳、变流器和控制电路组成，特征是：调磁环位于定子和转子之间，转子采用永磁转子，可以开展定子调节，定子极对数、调磁块数和转子极对数形成调磁匹配关系，电枢磁场转速、调磁环转速和转子转速形成调磁运动关系。

Description

三部件调磁电机

技术领域

本发明涉及具有三个转动部件的调磁电机。具体是调磁环位于定子和转子之间，转子采用永磁转子，可以开展定子调节，定子极对数、调磁块数和转子极对数形成调磁匹配关系，电枢磁场转速、调磁环转速和转子转速形成调磁运动关系。这就是三部件调磁电机。

背景技术

电机的部件包括定子、转子、支承部件、机壳、变流器和控制电路等。电机一般是圆柱状转子位于电机中心内部、圆环状定子位于外部包围转子，这是内转子径向磁通电机。拓扑技术可以实现圆柱状定子位于电机中心内部，圆环状转子位于外部包围定子，这是外转子径向磁通电机。拓扑技术还可以实现盘状定子位于电机一侧，盘状转子位于电机另一侧，定子转子均围绕电机轴转动，这是轴向磁通电机。拓扑技术还可以实现线状排列定子与线状排列转子相对平行运动的直线电机。上述运用于具有两个转动部件电机的拓扑技术是成熟技术，拓扑技术也可以运用于具有三个转动部件的电机。调磁电机是具有三个转动部件的电机。电机都努力丰富功能，具有三个转动部件的调磁电机，功能比具有两个转动部件的电机丰富。传统电机，只有定子电枢磁场和转子这两个转动部件，定子机械不动，定子电枢磁场无形转动，转子机械转动，定子电枢磁场与转子之间是同步运动关系或异步运动关系；无法作为混动器。作为混动器需要具有三个转动部件。本发明提出三部件调磁电机，定子电枢磁场、调磁环和转子各是一个转动部件，三个部件之间形成调磁运动关系；可作为混动器，与一个发电机形成机械连接后也可作为可调速风力发电系统。本发明创造性地在电机中运用同心磁齿轮的调磁效应，利用电枢磁场转速替代同心磁齿轮中具有极对数的一个磁环的转速，改造无动力的同心磁齿轮，形成具有三个转动部件的电机称为调磁电机。所述调磁是调磁效应，是调磁环把电枢磁场调制成为与转子磁场匹配的谐波磁场，转子磁场与这谐波磁场同步；调磁环把转子磁场调制成为与电枢磁场匹配的谐波磁场，电枢磁场与该谐波磁场同步；像同心磁齿轮三部件一样按调磁运动关系互动。同心磁齿轮是具有极对数的两个磁环被中间具有调磁块的调磁环调制形成调磁效应的磁性齿轮传动结构，参见（Atallah and Howe,2001）。所述调磁匹配关系是定子极对数、调磁块数和转子极对数这三者形成下列等式关系之一：调磁匹配关系一，定子极对数+转子极对数=调磁块数；调磁匹配关系二，定子极对数+调磁块数=转子极对数。与这二种调磁匹配关系依次对应的二种调磁运动关系是：调磁运动关系一，定子极对数*电枢磁场转速+转子极对数*转子转速=调磁块数*调磁环转速；调磁运动关系二，定子极对数*电枢磁场转速+调磁块数*调磁环转速=转子极对数*转子转速。*为乘号。所述三相交流电为+a相、-c相、+b相、-a相、+c相和-b相的正弦交变电流，其中+a相、+b相和+c相这三相依次滞后120度电相位。所述二相交流电为+a相、+b相、-a相和-b相的正弦交变电流，这四相依次滞后90度电相位。所述直流电是在一步步长时间中不变的单向电流，在不同步长时间中可以为正电流或负电流。所述永磁转子上的磁体形成转子极对数的结构形式有halbach式、表面贴合式、表面嵌入式、内部径向式、内部切向式和CP式，CP式又称为单极性式。

本发明提出转子采用永磁转子，调磁环位于定子和转子之间的三部件调磁电机，就是要创新电机结构、丰富电机性能。电机行业需要三部件调磁电机。

发明内容

三部件调磁电机，由定子、调磁环、转子、支承部件、机壳、变流器和控制电路组成。与电源等电气部件形成电路连接，与风轮、发电机、油机和传动轴等机械部件形成机械连接。特征在于：调磁环位于定子和转子之间，转子采用永磁转子，可以开展定子调节，定子极对数、调磁块数和转子极对数形成调磁匹配关系，电枢磁场转速、调磁环转速和转子转速形成调磁运动关系。

定子由定子铁芯和电枢绕组组成，采用成熟技术。定子铁芯由轭部和齿部组成，采用软磁材料，如硅钢材料。电枢绕组由导线绕制而成，绕制形式包括轭绕组和齿部绕组，分别围绕定子铁芯的轭部和齿部绕制而成，流通三相交流电、二相交流电或直流电形成定子电枢磁场，具有定子极对数，具有电枢磁场转速。齿部绕组形成电枢磁场是成熟技术。轭绕组形成电枢磁场的过程是，各轭绕组流通电枢电流形成轭部磁场，同向轭部磁场叠加、异向轭部磁场汇集，汇集在最近的齿部形成面向转子的齿部磁场就是电枢磁场。流通正向电流形成顺时针方向轭部磁场的轭绕组是正轭绕组。电枢绕组与变流器形成电路连接。

调磁环由调磁块、绝缘块和环体组成，位于定子与转子之间。是成熟技术。调磁块采用软磁材料，例如硅钢材料，沿调磁环周向均匀布置在环体上。绝缘块采用不导磁材料，例如环氧树脂材料或空气，沿调磁环周向均匀布置在调磁块的间隔中。环体用于保持调磁块和绝缘块的位置、保持调磁环的形状。调磁环重心与转子轴线重合。调磁环可以机械转动，具有调磁环转速。

转子采用永磁转子，由转子铁芯、转子轴和永磁体组成，是成熟技术。转子可以机械转动，具有转子极对数，具有转子转速。转子铁芯采用软磁材料，如硅钢材料，是成熟技术。转子轴是成熟技术。永磁体包括多块，形成不变的转子极对数，是成熟技术。永磁体采用硬磁材料或记忆永磁材料，例如铁氧体材料、钕铁硼材料或铝镍钴材料，具有永久励磁或记忆励磁。

定子电枢磁场、调磁环和转子是三个转动部件，相互之间可相对转动。定子极对数、调磁块数和转子极对数形成调磁匹配关系，调磁匹配关系即下列等式关系之一：调磁匹配关系一，定子极对数+转子极对数=调磁块数；调磁匹配关系二，定子极对数+调磁块数=转子极对数。本发明不限定定子的结构形式。本发明不限定永磁体形成转子极对数的结构形式，定子极对数和转子极对数形成调磁匹配关系即可。

支承部件由轴承和支架等组成。机壳保护电机。均采用成熟技术。

变流器是可以改变电枢绕组电流的频率、幅值、相位、相序的成熟部件。变流器连接电源与定子电枢绕组，变流器改变定子电枢绕组电流的频率、幅值、相位、相序，改变电枢磁场转速，从而按调磁运动关系改变三个转动部件的转速就是定子调节。定子调节会导致电流输入定子电枢绕组用电或定子电枢绕组发电电流流出。用电能源来自电源，发电能源通向电源，均受变流器和控制电路控制。变流器采用成熟技术。

控制电路控制定子电枢绕组的电流，控制定子调节，控制电路也控制变流器。电源采用成熟技术。控制电路采用成熟技术。

与调磁匹配关系依次对应，电枢磁场转速、调磁环转速与转子转速形成下列调磁运动关系之一：调磁运动关系一，定子极对数*电枢磁场转速+转子极对数*转子转速=调磁块数*调磁环转速；调磁运动关系二，定子极对数*电枢磁场转速+调磁块数*调磁环转速=转子极对数*转子转速。三个转动部件的力矩也是互动的。

各实施例，油机输入油机动力，风轮输入机械动力，传动轴输出机械动力。当调磁环机械连接油机，转子机械连接传动轴，定子电枢绕组电路连接变流器，是第一种混动器。当转子机械连接油机，调磁环机械连接传动轴，定子电枢绕组电路连接变流器，是第二种混动器。这两种混动器定子调节的目标是油机输入转速稳定、传动轴转速变化范围大，在传动轴大范围变速前提下油机转速稳定运行于高效率转速区域。当调磁环机械连接风轮，转子机械连接一台发电机输出电力，定子电枢绕组电路连接变流器，是第一种风力发电系统。当转子机械连接风轮，调磁环机械连接一台发电机，定子电枢绕组连接变流器，是第二种风力发电系统。这两种系统定子调节的目标是风轮转速变化范围大，发电机转速稳定、发电频率稳定方便并网；均无需集电环电刷。定子调节包括定子发电输出电力和定子用电输入电动力。所述发电机是成熟技术的外设备。所述传动轴是机械动力向动力使用机构输出的外部件。定子电枢绕组电路连接交流电源、变流器不工作，锁止转子，调磁环作为机械动力输出端与传动轴形成机械连接；就是三部件调磁电动机。电动机在高速运行时需要恒功率弱磁以便提高转速范围，传统电动机是通过调整定子电枢绕组电流电压来弱磁，控制比较困难、效率不高。如果该电动机的转子采用铝镍钴材料记忆永磁材料作为永磁体，围绕铝镍钴永磁体设置记忆励磁绕组，在不改变转子极对数的前提下可以调减转子磁场的记忆励磁强度，这样就在恒功率条件下调低了三部件调磁电动机的输出扭矩、调高了输出转速，这是在不改变电枢绕组电流的条件下通过调减转子磁场的励磁强度来实现弱磁。因为转子被锁止，记忆励磁绕组电路接线方便、不必通过集电环电刷接线，记忆励磁绕组调整短时励磁电流就可以调减记忆永磁材料磁场强度；这种弱磁方式既不用调整电枢绕组电流电压，也不用集电环电刷，具有结构简化效率高的优势。这就是方便弱磁的三部件调磁电动机。所述记忆励磁绕组调整短时励磁电流来调减记忆永磁材料磁场强度是成熟技术。

传统电机，只有定子电枢磁场和转子这两个转动部件，无法作为混动器。传统混动器采用行星排机械或采用同心磁齿轮，有三个转动部件，第一个转动部件机械连接油机，第二个转动部件机械连接电机一E1，第三个转动部件机械连接电机二E2。传统混动器需要配置E1和E2两台电机，结构复杂，体积大。传统双馈交流异步可调速风力发电机需要三套集电环电刷来控制三相转子励磁电流来可调速。本发明在电机中创造性运用同心磁齿轮的调磁效应，利用电枢磁场转速替代同心磁齿轮中具有极对数的一个磁环的机械转速，形成的三部件调磁电机本身具有三个转动部件，可作为混动器、可调速风力发电系统或方便弱磁的电动机；这是对电机结构的创新。本发明有益之处在于：相比传统混动器，本发明结构简单、体积小、节约一台电机；相比传统可调速风力发电系统，本发明无需集电环电刷即可调节所发电力的频率；相比通过调整定子电枢绕组电流电压来弱磁的传统电动机，本发明可以通过转子记忆励磁绕组来弱磁，是方便弱磁的电动机。在此之前没有相同的三部件调磁电机。

所述电源、电网、并网、定子铁芯、转子铁芯、转子轴、电枢绕组、轭绕组、齿部绕组、励磁绕组、电枢磁场、极对数、调磁环、调磁块数、同心磁齿轮和转动部件均为成熟技术。

附图说明

图1为三部件调磁电机一剖面图一，也是实施例1示意图之一。

图2为三部件调磁电机一剖面图二，也是实施例1示意图之二。

图3为三部件调磁电机二剖面图一，也是实施例2示意图之一。

图4为三部件调磁电机二剖面图二，也是实施例2示意图之二。

图5为图1的轴向A-A剖面图，也是所有第一种可变速混动器或第一种风力发电系统的轴向剖面图。

图6为图2的轴向B-B剖面图，也是所有第二种可变速混动器或第二种风力发电系统的轴向剖面图。

图7为图3的轴向C-C剖面图，也是所有方便弱磁的三部件调磁电动机的轴向剖面图。

各图中，1为定子铁芯轭部，2为电枢绕组，3为定子铁芯齿部，4为调磁块，5为绝缘块，6为转子铁芯，7为永磁体，8为可变磁体，9为励磁绕组，10为转子轴，11为调磁环，12为定子，13为转子，14为输出端。各电枢绕组以少数匝数电线（小圆圈）示意，实际电线匝数按实际需要设置。各轭绕组的相位序号标示在该轭部内，相位序号是电枢绕组标示的成熟技术。支承部件、机壳、变流器和控制电路未画出，调磁环的环体未画出。电源和发电机未画出。各永磁体的磁场方向如永磁体中的箭头所示。各部件只示意相互关系，未反映实际尺寸。

具体实施方式

实施例1：三部件调磁电机一，由定子、调磁环、转子、支承部件、机壳、变流器和控制电路组成。

定子由定子铁芯和电枢绕组组成，是外定子，采用成熟技术。定子铁芯具有六段轭部六个齿部。电枢绕组采用六段轭绕组，与变流器电路连接，流通三相交流电形成电枢磁场。六段轭绕组顺时针布置，依次分别流通+a相、-c相、+b相、-a相、+c相和-b相的三相交流电，形成定子电枢磁场，磁场转动方向为顺时针，定子极对数为1。

调磁环由调磁块、绝缘块和环体组成，位于定子和转子之间，是成熟技术。三块调磁块采用软磁材料硅钢材料，设置在环体上。三块绝缘块采用环氧树脂材料，设置在调磁块之间。环体用于保持调磁块和绝缘块的位置、保持调磁环的形状。

转子采用永磁转子，由转子铁芯、转子轴和永磁体组成，结构形式是表面嵌入式且单极性式。转子铁芯有二个齿部，永磁体嵌入转子铁芯齿部之间，侧面设置绝缘体防止漏磁，具体未画出。转子极对数为2。本实施例永磁体采用钕铁硼材料，具有永久励磁。

定子电枢磁场、调磁环和转子是三个转动部件，相互之间可相对转动。定子极对数、调磁块数和转子极对数形成调磁匹配关系一：定子极对数+转子极对数=调磁块数。

支承部件由轴承、支架等组成。机壳保护电机。均采用成熟技术。

变流器是成熟部件。变流器连接电源与定子电枢绕组，变流器改变定子电枢绕组电流的频率、幅值、相位、相序，改变电枢磁场转速，从而按调磁运动关系改变三个转动部件的转速就是定子调节。定子调节会导致电流输入定子电枢绕组用电或定子电枢绕组发电电流流出。

控制电路控制定子电枢绕组的电流，控制定子调节，从而控制三个转动部件的转速。控制电路也控制变流器。控制电路采用成熟技术。电源采用成熟技术。

三个转动部件的转速互动，可作为混动器或风力发电系统。调磁运动关系一是：定子极对数1*电枢磁场转速+转子极对数2*转子转速=调磁块数3*调磁环转速。定子调节形成一种变速。

调磁环机械连接油机，转子机械连接传动轴，定子电枢绕组电路连接变流器，形成第一种混动器。参见图5。这种混动器定子调节的目标是油机输入转速稳定、传动轴转速变化范围大，在传动轴大范围变速条件下油机转速稳定运行于高效率转速区域。定子调节方法是：油机转速稳定，定子电枢磁场与油机同向转动是定子发电是从混动器输出电力。定子电枢磁场与油机反向转动是定子用电是向混动器输入电动力。油机转速为零，传动轴转动，定子电枢磁场被动转动流出电流是定子发电再生回收电力。定子发电可以经变流器和控制电路流向电源，定子用电可经控制电路和变流器来源于电源。电源是外接的成熟技术设备。油机是成熟技术的燃油动力装置。

转子机械连接油机，调磁环机械连接传动轴，定子电枢绕组电路连接变流器，形成第二种混动器。参见图6。这种混动器定子调节的目标是油机输入转速稳定、传动轴转速变化范围大，便于油机运行于高效率转速区域。定子调节方法是：油机转速稳定，定子电枢磁场与油机反向转动是定子发电是从混动器输出电力。定子电枢磁场与传动轴同向转动是定子用电是向混动器输入电动力。油机转速为零，传动轴转动，定子电枢磁场被动转动流出电流是定子发电再生回收电力。定子发电可以经变流器和控制电路流向电源，定子用电可经控制电路和变流器来源于电源。

调磁环机械连接风轮，转子机械连接一台发电机输出电力，定子电枢绕组电路连接变流器，形成第一种风力发电系统；参见图5，输出端输出箭头与一台发电机（未画出）形成机械连接。这种系统定子调节的目标是风轮转速变化范围大，发电机转速稳定、发电频率稳定方便并网。定子调节方法是：发电机转速稳定，风轮转速有增量时，定子电枢磁场与风轮同向转动，定子发电以便调低发电机转速；风轮转速有减量时，定子电枢磁场与风轮反向转动，定子用电以便调高发电机转速；定子发电经变流器和控制电路流向电网，定子用电经控制电路和变流器来源于电网。

转子机械连接风轮，调磁环机械连接一台发电机输出电力，定子电枢绕组电路连接变流器，形成第二种风力发电系统；参见图6，输出端输出箭头与一台发电机（未画出）形成机械连接。这种系统定子调节的目标是风轮转速变化范围大，发电机转速稳定、发电频率稳定方便并网。定子调节方法是：发电机转速稳定，风轮转速有增量时，定子电枢磁场与风轮反向转动，定子发电以便调低发电机转速；风轮转速有减量时，定子电枢磁场与风轮同向转动，定子用电以便调高发电机转速；定子发电经变流器和控制电路流向电网，定子用电经控制电路和变流器来源于电网。

定子电枢绕组连接交流电源、变流器不工作，锁止转子，调磁环作为机械动力输出端与传动轴形成机械连接；参见图7，就是三部件调磁电动机。电动机在高速运行时需要恒功率弱磁以便提高转速范围。如果该电动机的转子采用铝镍钴材料永磁体，围绕铝镍钴永磁体设置记忆励磁绕组，在不改变转子极对数的前提下可以调减转子磁场的励磁强度，这样就在恒功率条件下调低了三部件调磁电动机的输出扭矩、调高了输出转速，这是在不改变电枢绕组电流的条件下通过调减转子磁场的励磁强度来实现弱磁。因为转子被锁止，记忆励磁绕组电路接线方便、不必通过集电环电刷接线；这种弱磁方式既不用调整电枢绕组电流电压，也不用集电环电刷，具有结构简单效率高的优势。这就是方便弱磁的三部件调磁电动机。

如果该电机的定子结构形式改为：定子铁芯具有四段轭部四个齿部，电枢绕组采用四段轭绕组，与变流器电路连接，流通二相交流电形成电枢磁场。四段轭绕组顺时针布置，依次分别流通+a相、+b相、-a相和-b相的二相交流电，形成定子电枢磁场，磁场转动方向为顺时针，定子极对数为1。控制电路、变流器相应调整为二相交流电的控制电路和二相交流电的变流器，其他调磁环、转子、支承部件和外壳不变。如图2。则该电机的调磁匹配关系不变，调磁运动关系不变，可作为混动器、风力发电系统和电动机不变。

本实施例定子极对数、调磁块数和转子极对数的组合是1/3/2，符合调磁匹配关系一，其他组合例如：1/4/3、2/3/1、2/4/2等，所有符合调磁匹配关系一的组合均可像本实施例一样形成三部件调磁电机，都属于发明保护范围。

实施例2：三部件调磁电机二，由定子、调磁环、转子、支承部件、机壳、变流器和控制电路组成。

定子与实施例1 的定子完全相同。

调磁环由调磁块、绝缘块和环体组成，位于定子与转子之间，其重心与转子轴线重合。二块调磁块采用软磁材料硅钢材料，设置在环体上。二块绝缘块采用环氧树脂材料，设置在调磁块之间。环体用于保持调磁块和绝缘块的位置、保持调磁环的形状、调节重心平衡。

转子采用永磁转子，由转子铁芯、转子轴和永磁体组成，结构形式是内部切向式。转子铁芯有六个齿部。永磁体包括六块永磁体，嵌入转子铁芯齿部内部。转子重心与转子轴线重合。转子极对数为3。永磁体采用钕铁硼材料，具有永久励磁。

定子电枢磁场、调磁环和转子是三个转动部件，相互之间可以相对转动。定子极对数、调磁块数和转子极对数形成调磁匹配关系二，定子极对数+调磁块数=转子极对数。

支承部件由轴承、支架等组成。机壳保护电机。均采用成熟技术。

变流器是成熟部件。变流器连接电源与定子电枢绕组，变流器改变定子电枢绕组电流的频率、幅值、相位、相序，改变电枢磁场转速，从而按调磁运动关系改变三个转动部件的转速就是定子调节。定子调节会导致电流输入定子电枢绕组用电或定子电枢绕组发电电流流出。

控制电路控制定子电枢绕组的电流，控制定子调节，从而控制三个转动部件的转速。控制电路也控制变流器。控制电路采用成熟技术。电源采用成熟技术。

三个转动部件的转速互动，可作为混动器或风力发电系统。调磁运动关系二是：定子极对数1*电枢磁场转速+调磁块数2*调磁环转速=转子极对数3*转子转速。定子调节形成一种变速。

调磁环机械连接油机，转子机械连接传动轴，定子电枢绕组电路连接变流器，形成第一种混动器。参见图5，输出端输出箭头机械连接传动轴。这种混动器定子调节的目标是油机输入转速稳定、传动轴转速变化范围大，便于油机运行于高效率转速区域。定子调节方法是：油机转速稳定，定子电枢磁场与油机反向转动是定子发电是从混动器输出电力。定子电枢磁场与传动轴同向转动是定子用电是向混动器输入电动力。油机转速为零，传动轴转动，定子电枢磁场被动转动流出电流是定子发电再生回收电力。定子发电可以经变流器和控制电路流向外接的电源，定子用电可经控制电路和变流器来源于电源。

转子机械连接油机，调磁环机械连接传动轴，定子电枢绕组电路连接变流器，形成第二种混动器。参见图6，输出端输出箭头机械连接传动轴。这种混动器定子调节的目标是油机输入转速稳定、传动轴转速变化范围大，便于油机运行于高效率转速区域。定子调节方法是：油机转速稳定，定子电枢磁场与油机同向转动是定子发电是从混动器输出电力。定子电枢磁场与传动轴反向转动是定子用电是向混动器输入电动力。油机转速为零，传动轴转动，定子电枢磁场被动转动流出电流是定子发电再生回收电力。定子发电可以经变流器和控制电路流向外接的电源，定子用电可经控制电路和变流器来源于电源。

调磁环机械连接风轮，转子机械连接一台发电机输出电力，定子电枢绕组电路连接变流器，形成第一种风力发电系统。参见图5，输出端输出箭头与一台发电机（未画出）形成机械连接。这种系统定子调节的目标是风轮转速变化范围大，发电机转速稳定、发电频率稳定方便并网。定子调节方法是：发电机转速稳定，风轮转速有增量时，定子电枢磁场与风轮反向转动，定子发电以便调低发电机转速；风轮转速有减量时，定子电枢磁场与风轮同向转动，定子用电以便调高发电机转速；定子发电经变流器和控制电路流向电网，定子用电经控制电路和变流器来源于电网。

转子机械连接风轮，调磁环机械连接一台发电机输出电力，定子电枢绕组电路连接变流器，形成第二种风力发电系统。参见图6，输出端输出箭头与一台发电机（未画出）形成机械连接。这种系统定子调节的目标是风轮转速变化范围大，发电机转速稳定、发电频率稳定方便并网。定子调节方法是：发电机转速稳定，风轮转速有增量时，定子电枢磁场与风轮同向转动，定子发电以便调低发电机转速；风轮转速有减量时，定子电枢磁场与风轮反向转动，定子用电以便调高发电机转速；定子发电经变流器和控制电路流向电网，定子用电经控制电路和变流器来源于电网。

如果定子结构形式改为：定子铁芯具有四段轭部四个齿部，电枢绕组采用四段轭绕组，与变流器电路连接，流通二相交流电形成电枢磁场。四段轭绕组顺时针布置，绕组编号为a、b、c和d，依次分别流通+a相、+b相、-a相和-b相的二相交流电，形成定子电枢磁场，磁场转动方向为顺时针，定子极对数为。控制电路、变流器相应调整为二相控制电路和二相变流器，调磁环、转子、支承部件和外壳不变。如图4，编号画在电枢绕组外侧。则该电机的调磁匹配关系不变，调磁运动关系不变，作为混动器、风力发电系统和电动机不变。

定子电枢绕组连接交流电源、变流器不工作，锁止转子，调磁环作为机械动力输出端与传动轴形成机械连接；参见图7，就是三部件调磁电动机。电动机在高速运行时需要恒功率弱磁以便提高转速范围。如果该电动机的转子采用铝镍钴材料永磁体，围绕铝镍钴永磁体设置记忆励磁绕组，在不改变转子极对数的前提下可以调减转子磁场的励磁强度，这样就在恒功率条件下调低了三部件调磁电动机的输出扭矩、调高了输出转速，这是在不改变电枢绕组电流的条件下通过调减转子磁场的励磁强度来实现弱磁。因为转子被锁止，记忆励磁绕组电路接线方便、不必通过集电环电刷接线；这种弱磁方式既不用调整电枢绕组电流电压，也不用集电环电刷，具有一定优势。这就是方便弱磁的三部件调磁电动机。

本实施例定子极对数、调磁块数和转子极对数的组合是1/2/3，符合调磁匹配关系二，其他组合例如：1/3/4、2/1/3、2/2/4等，所有符合调磁匹配关系二的组合均可像本实施例一样形成三部件调磁电机，都属于发明保护范围。

以上各实施例中，未显示定子的极弧、齿宽、齿高（极高）、齿形、轭厚度、线径、匝数、调磁环的详细性质和转子的详细性质等指标，对这些指标的优化选取均采用成熟技术。各实施例定子电枢绕组主要为轭绕组，电枢绕组改为齿部绕组的方法已有先例，参见2022年3月申报发明的《双变极双馈异步电机》。

Claims (1)

1.三部件调磁电机，由定子、调磁环、转子、支承部件、机壳、变流器和控制电路组成，特征在于：调磁环位于定子和转子之间，转子采用永磁转子，可以开展定子调节，定子极对数、调磁块数和转子极对数形成调磁匹配关系，电枢磁场转速、调磁环转速和转子转速形成调磁运动关系；

定子由定子铁芯和电枢绕组组成，定子铁芯由定子轭部和定子齿部组成，电枢绕组由导线绕制而成，包括轭绕组和齿部绕组，流通三相交流电或二相交流电形成定子电枢磁场，具有定子极对数，具有电枢磁场转速；电枢绕组与变流器形成电路连接；

调磁环由调磁块、绝缘块和环体组成，调磁块采用软磁材料，沿调磁环周向均匀布置在环体上，绝缘块采用不导磁材料，沿调磁环周向均匀布置在调磁块的间隔中，环体用于保持调磁块和绝缘块的位置、保持调磁环的形状；调磁环具有调磁环转速；

转子采用永磁转子，由转子铁芯、转子轴和永磁体组成，形成不变的转子极对数；转子具有转子转速；

定子电枢磁场、调磁环和转子是三个转动部件，相互之间可相对转动；定子极对数、调磁块数和转子极对数形成调磁匹配关系，调磁匹配关系即下列等式关系之一：调磁匹配关系一，定子极对数+转子极对数=调磁块数；调磁匹配关系二，定子极对数+调磁块数=转子极对数；

支承部件由轴承和支架等组成；机壳保护电机；

变流器是成熟部件，变流器连接电源与定子电枢绕组，变流器改变定子电枢绕组电流的频率、幅值、相位、相序，改变电枢磁场转速，从而按调磁运动关系改变三个转动部件的转速就是定子调节；定子调节会导致电流输入定子电枢绕组用电或定子电枢绕组发电电流流出；

控制电路控制定子电枢绕组的电流，控制定子调节，从而控制三个转动部件的转速；控制电路也控制变流器；

与调磁匹配关系依次对应，电枢磁场转速、调磁环转速与转子转速形成下列调磁运动关系之一：调磁运动关系一，定子极对数*电枢磁场转速+转子极对数*转子转速=调磁块数*调磁环转速；调磁运动关系二，定子极对数*电枢磁场转速+调磁块数*调磁环转速=转子极对数*转子转速。