本發(fā)明屬于電機(jī)，尤其涉及一種電勵(lì)磁磁場調(diào)制電機(jī)。

背景技術(shù)：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

2、隨著高性能稀土永磁材料的快速發(fā)展，使用稀土永磁體的永磁電機(jī)具有運(yùn)行可靠、結(jié)構(gòu)簡單、損耗小、效率高等顯著優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在著一些缺陷。首先，稀土永磁材料日益稀缺，成本愈發(fā)高昂；其次，永磁體的自身特點(diǎn)會(huì)限制永磁同步電機(jī)的使用場合，例如溫度過高、遭受強(qiáng)烈沖擊或強(qiáng)磁場等極端情況都可能會(huì)使永磁體失磁；此外，永磁同步電機(jī)的氣隙磁場調(diào)節(jié)困難，不易進(jìn)行弱磁調(diào)速控制。這些缺陷都阻礙了永磁同步電機(jī)的廣泛應(yīng)用。

3、相比于永磁電機(jī)，傳統(tǒng)的電勵(lì)磁電機(jī)不需要使用稀土永磁材料，可降低使用成本；同時(shí)還可以通過改變通入的勵(lì)磁電流大小來調(diào)節(jié)勵(lì)磁磁場，因此其具有良好的調(diào)速性能。但是電勵(lì)磁電機(jī)本身也存在許多問題：傳統(tǒng)電勵(lì)磁電機(jī)采用電刷和滑環(huán)的方式為轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組通入直流電，不僅容易引起火花和電弧等現(xiàn)象，長期使用還會(huì)造成電刷磨損，影響電機(jī)的絕緣性能和使用壽命；此外，在中小功率應(yīng)用領(lǐng)域中，需要借助額外的勵(lì)磁機(jī)來實(shí)現(xiàn)電勵(lì)磁，大大增加了裝置的體積和成本。這些問題都限制了電勵(lì)磁電機(jī)的應(yīng)用范圍。

4、電勵(lì)磁電機(jī)可分為兩種：一種是傳統(tǒng)的電勵(lì)磁同步電機(jī)，其電樞繞組和勵(lì)磁繞組分別位于定子和轉(zhuǎn)子上，且具有相同的極對(duì)數(shù)；另外一種是電勵(lì)磁磁場調(diào)制電機(jī)，其電樞繞組和勵(lì)磁繞組分別位于定子和轉(zhuǎn)子上，存在調(diào)制單元，電樞繞組極對(duì)數(shù)與勵(lì)磁繞組極對(duì)數(shù)不同。兩者轉(zhuǎn)子勵(lì)磁需要電刷、滑環(huán)或交流勵(lì)磁機(jī)裝置，降低了其可靠性。

5、電勵(lì)磁磁場調(diào)制電機(jī)通常具有較高的極比，相較于傳統(tǒng)電勵(lì)磁同步電機(jī)具有更高的轉(zhuǎn)矩密度。同時(shí)，由于調(diào)制的作用，電勵(lì)磁磁場調(diào)制電機(jī)氣隙磁場存在較多的諧波成分。

6、因此，如何利用磁場調(diào)制電機(jī)氣隙中的諧波成分，作為轉(zhuǎn)子勵(lì)磁的能量來源，可以“變廢為寶”，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁的無刷化，提升電機(jī)的工作效率，是目前需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種電勵(lì)磁磁場調(diào)制電機(jī)，利用氣隙磁場中的諧波成分，實(shí)現(xiàn)磁場調(diào)制電機(jī)的無刷勵(lì)磁。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種電勵(lì)磁磁場調(diào)制電機(jī)，包括：定子和轉(zhuǎn)子；

4、所述定子和所述轉(zhuǎn)子之間存在氣隙；

5、所述定子包括定子鐵芯和定子電樞繞組，所述定子鐵芯具有多個(gè)定子齒，所述定子電樞繞組纏繞在所述定子齒上，將所述定子齒作為調(diào)制單元的導(dǎo)磁塊；

6、所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組和轉(zhuǎn)子諧波繞組；所述轉(zhuǎn)子鐵芯具有多個(gè)轉(zhuǎn)子齒和由相鄰所述轉(zhuǎn)子齒形成的轉(zhuǎn)子齒槽；所述轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組纏繞在所述轉(zhuǎn)子齒上，所述轉(zhuǎn)子諧波繞組分布在所述轉(zhuǎn)子齒槽中；

7、所述轉(zhuǎn)子諧波繞組和所述轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組通過旋轉(zhuǎn)整流器相連接。

8、以上一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案存在以下有益效果：

9、本發(fā)明電機(jī)無需使用稀土永磁材料，成本低廉，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)保意義，克服了永磁電機(jī)調(diào)磁困難的缺陷；不依賴電刷和滑環(huán)，不會(huì)出現(xiàn)電弧、環(huán)火等現(xiàn)象，避免了摩擦損耗，運(yùn)行可靠；也無需使用額外的勵(lì)磁機(jī)，勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，占地面積小，節(jié)省成本的同時(shí)又能可靠運(yùn)行。

10、本發(fā)明電機(jī)利用磁場調(diào)制電機(jī)氣隙磁場中的非工作諧波磁場成分實(shí)現(xiàn)了勵(lì)磁無刷化以及電機(jī)的可靠運(yùn)行；本發(fā)明采用的諧波勵(lì)磁技術(shù)本質(zhì)上屬于感應(yīng)勵(lì)磁，具有良好的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性、較快的反應(yīng)速度和較短的電壓恢復(fù)時(shí)間，且利用氣隙磁場中非工作諧波磁場進(jìn)行轉(zhuǎn)子勵(lì)磁，提升了電機(jī)的效率。

11、本發(fā)明所述電機(jī)中的調(diào)制單元即為定子齒，制造過程幾乎與傳統(tǒng)的電勵(lì)磁同步電機(jī)定子沖片的加工無異，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。

12、本發(fā)明電機(jī)既繼承了磁場調(diào)制電機(jī)高功率密度的優(yōu)勢，又不受電刷滑環(huán)或交流勵(lì)磁機(jī)的影響，可利用氣隙磁場中非工作磁場諧波給轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組供電，實(shí)現(xiàn)了“變廢為寶”。

13、本發(fā)明附加方面的優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種電勵(lì)磁磁場調(diào)制電機(jī)，其特征在于，包括：定子和轉(zhuǎn)子；

2.如權(quán)利要求1所述的一種電勵(lì)磁磁場調(diào)制電機(jī)，其特征在于，所述定子電樞繞組采用三相雙層疊繞組，所述定子電樞繞組由三相正弦逆變電路控制，在所述氣隙中產(chǎn)生定子勵(lì)磁磁場。

3.如權(quán)利要求1所述的一種電勵(lì)磁磁場調(diào)制電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組的各勵(lì)磁線圈串聯(lián)連接，且各轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈的極性設(shè)置使相鄰兩個(gè)磁極的磁動(dòng)勢極性相反。

4.如權(quán)利要求1所述的一種電勵(lì)磁磁場調(diào)制電機(jī)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)整流器采用橋式不控整流電路，所述轉(zhuǎn)子諧波繞組連接在所述橋式不控整流電路的交流側(cè)，所述轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組連接在所述橋式不控整流電路的直流側(cè)。

5.如權(quán)利要求1所述的一種電勵(lì)磁磁場調(diào)制電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子諧波繞組與氣隙磁場中的基波磁場具有相同的極對(duì)數(shù)。

6.如權(quán)利要求1所述的一種電勵(lì)磁磁場調(diào)制電機(jī)，其特征在于，所述定子電樞繞組中通入電流，形成交替的n極與s極。

7.如權(quán)利要求1所述的一種電勵(lì)磁磁場調(diào)制電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子諧波繞組的極對(duì)數(shù)為|pf-pe|，切割氣隙磁場，產(chǎn)生同相位交流電動(dòng)勢；所述轉(zhuǎn)子諧波繞組串聯(lián)后成為轉(zhuǎn)子勵(lì)磁能量來源；其中，pf為所述定子齒的數(shù)量，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁極為2pe。

8.如權(quán)利要求1所述的一種電勵(lì)磁磁場調(diào)制電機(jī)，其特征在于，所述定子鐵芯采用12槽結(jié)構(gòu)。

9.如權(quán)利要求1所述的一種電勵(lì)磁磁場調(diào)制電機(jī)，其特征在于，所述定子電樞繞組為|pf-pe|對(duì)極，其中，pf為所述定子齒的數(shù)量，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁極為2pe。

10.如權(quán)利要求1所述的一種電勵(lì)磁磁場調(diào)制電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子鐵芯采用轉(zhuǎn)子隱極結(jié)構(gòu)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種電勵(lì)磁磁場調(diào)制電機(jī)，包括：定子和轉(zhuǎn)子；所述定子和所述轉(zhuǎn)子之間存在氣隙，所述定子采用開口槽結(jié)構(gòu)；所述定子包括定子鐵芯和定子電樞繞組，所述定子鐵芯具有多個(gè)定子齒，所述定子電樞繞組纏繞在所述定子齒上；所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組和轉(zhuǎn)子諧波繞組；所述轉(zhuǎn)子鐵芯具有多個(gè)轉(zhuǎn)子齒和由相鄰所述轉(zhuǎn)子齒形成的轉(zhuǎn)子齒槽；所述轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組纏繞在所述轉(zhuǎn)子齒上，所述轉(zhuǎn)子諧波繞組分布在所述轉(zhuǎn)子齒槽中；所述轉(zhuǎn)子諧波繞組和所述轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組通過旋轉(zhuǎn)整流器相連接；本發(fā)明利用氣隙磁場中非工作磁場諧波給轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組供電，實(shí)現(xiàn)了“變廢為寶”。

技術(shù)研發(fā)人員：柴文萍,張正楷,劉丙慶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26