CN203368275U - 一种开绕组混合励磁电机 - Google Patents

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张丽
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Abstract

本实用新型公开了一种开绕组混合励磁电机，包括定子、转子、定子齿、位于所述转子内的永磁体、嵌于所述定子齿之间的电枢绕组；还包括绕制在所述定子齿上的电励磁绕组；所述定子齿中一半定子齿嵌有电枢绕组，另一半无绕组嵌放的定子齿作为容错齿；所述电枢绕组为通过容错齿隔离的集中式绕组，绕组的首末端均为常开路状态，且绕组无中性点连接。该电机解决了传统永磁电机存在的调速范围窄和容错运行能力差的问题，同时在保证其磁路特性不变的基础上，解决了开绕组永磁电机中存在的永磁体退磁和励磁调节困难问题。

Description

一种开绕组混合励磁电机
技术领域
本实用新型涉及一种开绕组混合励磁电机装置，属于新型特种电机技术。
背景技术
纯电动汽车和插电式混合动力汽车主要是靠电机驱动系统来提供动力，无论对于哪种类型的电动汽车，电机驱动系统都是其不可缺少的一部分。目前，国内外已投入商业化运行的电动汽车，大多数采用的是永磁电机驱动系统装置。但传统永磁电机存在着调速范围窄和容错运行能力差等问题。开绕组结构能够在解决上述问题的基础上并保证其磁路特性，而且电机仍具有高功率密度和高效率等优点，同时也满足了电动汽车对电机驱动系统容错运行能力强的需求。但是，开绕组永磁电机仍存在永磁体退磁和励磁调节困难问题。混合励磁电机是将永磁励磁和电励磁两种方式进行有机结合，克服永磁体退磁和励磁调节困难问题。但是，存在调速范围窄和容错运行能力差等问题。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种开绕组混合励磁电机，解决传统永磁电机存在的调速范围窄和容错运行能力差的问题，同时在保证其磁路特性不变的基础上，解决开绕组永磁电机中存在的永磁体退磁和励磁调节困难问题。
技术方案：一种开绕组混合励磁电机，包括定子、转子、定子齿、位于所述转子内的永磁体；还包括绕制在所述定子齿上的电励磁绕组；所述定子齿中一半定子齿嵌有三相电枢绕组，另一半无三相电枢绕组嵌放的定子齿作为容错齿；其中，所述三相电枢绕组为集中式绕组，各相电枢绕组的首末端均为常开路状态，且各相电枢绕组间无中性点连接。
作为本实用新型的改进，所述电励磁绕组为单相电励磁绕组。
作为本实用新型的进一步改进，所述永磁体在转子内呈“V”形设置。
作为本实用新型的更进一步改进，该电机采用双逆变器供电。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：(1)该电机由永磁励磁与电励磁两种励磁源共同产生主磁场，在这两种磁势源中，永磁体为主磁势源，电励磁磁势作为辅助磁势源。当电机正常工作时，电励磁磁势主要起增加或削弱主磁路磁通作用，实现电机气隙磁场可调节；当电机发生永磁体退磁容错运行时，电机的电励磁绕组通入允许的最大励磁电流产生励磁磁场，与电枢绕组交互作用，产生足够转矩，保障系统运行要求；当电机驱动系统出现故障时，由于电枢绕组为开绕组结构，各相绕组之间无中性点连接，各相电枢绕组独立工作，构成开绕组结构，因而故障相的电流或母线电压不会影响到其它正常相电枢绕组的工作，有效消除各相电枢绕组之间的影响，从而提高了电机自身的可靠性。(2)定子齿有一半设计为容错齿，无电枢绕组嵌放，为永磁体和电枢绕组提供磁回路，使得电机相与相之间实现了电路、磁路和温度场的独立，从而具有高可靠性和带故障运行能力。(3)转子内的永磁体呈现“V”形，这样永磁体既有径向充磁，又有切向充磁，有效集中了磁通量，提高电机的扭力，并可有效拓宽电机的速度范围。(4)基于开绕组的双逆变器结构既减少了功率器件的使用数量，又解决了无中点电压不平衡问题，降低了开关损耗，提高了逆变器的效率。(5)该电机结构可在较低的开关频率下使输出电压的谐波含量减小，输出电压等级提高，适合用于电动汽车驱动工况，不但可以减小了驱动装置的体积、重量和制造成本，而且可以有效的解决电动汽车用永磁电机调速困难等问题。
附图说明
图1为本实用新型电机结构示意图；
其中： 1为定子、2为转子、3为电枢绕组、4为电励磁绕组、5为永磁体、6为定子齿；
图2为本实用新型电机横向剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做更进一步的解释。
一种开绕组混合励磁电机，包括定子1、转子2、定子齿6、位于所述转子2内的永磁体5，绕制在定子齿6上的电励磁绕组4。定子齿6中一半定子齿嵌有三相电枢绕组3，另一半无三相电枢绕组嵌放的定子齿作为容错齿，即容错齿与嵌有三相电枢绕组3的定子齿间隔设置。其中，容错齿为永磁体5和三相电枢绕组3提供磁回路；三相电枢绕组3为集中式绕组，各相电枢绕组的首末端均为常开路状态，且各相电枢绕组间无中性点连接，即构成开绕组结构。
其中，电励磁绕组4为单相电励磁绕组。永磁体5在转子2内呈“V”形设置。同时，该电机采用双逆变器供电。
本实用新型的工作原理如下：该电机由永磁励磁与电励磁两种励磁源共同产生主磁场，在这两种磁势源中，永磁源为主磁势源，电励磁磁势作为辅助磁势源。当电机正常工作时，电励磁磁势主要起增加或削弱主磁路磁通作用，实现电机气隙磁场可调节；当电机发生永磁体退磁容错运行时，电机的单相电励磁绕组通入允许的最大励磁电流产生励磁磁场，与三相电枢绕组交互作用，产生足够转矩，保障系统运行要求；当电机驱动系统出现故障时，由于三相电枢绕组为开绕组结构，各相绕组之间无中性点连接，所以各相电枢绕组独立工作，因而故障相的电流或母线电压不会影响到其它正常相电枢绕组的工作，从而有效消除各相电枢绕组之间的影响，从而提高了电机自身的可靠性。
在本实用新型中，由于定子齿有一半设计为容错齿，无电枢绕组嵌放，为永磁体和电枢绕组提供磁回路，使得电机相与相之间实现了电路、磁路和温度场的独立，从而使电机具有高可靠性和带故障运行能力。并且，由于该电机的三相绕电枢组采用集中式绕组，各相间耦合较小，故较易实现相间解耦，从而使得系统的容错运行性能较好。另外，转子内的永磁体呈现“V”形，这样永磁体既有径向充磁，又有切向充磁，有效集中了磁通量，提高电机的扭力，并可有效拓宽电机的速度范围。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种开绕组混合励磁电机，包括定子（1）、转子（2）、定子齿（6）、位于所述转子（2）内的永磁体（5）；其特征在于：还包括绕制在所述定子齿（6）上的电励磁绕组（4）；所述定子齿（6）中一半定子齿嵌有三相电枢绕组（3），另一半无三相电枢绕组嵌放的定子齿作为容错齿；其中，所述三相电枢绕组（3）为集中式绕组，各相电枢绕组（3）的首末端均为常开路状态，且各相电枢绕组（3）间无中性点连接。
2.根据权利要求1所述的一种开绕组混合励磁电机，其特征在于：所述电励磁绕组（4）为单相电励磁绕组。
3.根据权利要求1所述的一种开绕组混合励磁电机，其特征在于：所述永磁体（5）在转子（2）内呈“V”形设置。
4.根据权利要求1所述的一种开绕组混合励磁电机，其特征在于：该电机采用双逆变器供电。
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