[发明专利]一种定子带有爪极旁路结构的混合励磁磁通切换电机

说明书

本发明公开了一种定子带有爪极旁路结构的混合励磁磁通切换电机，该电机由同轴设置的定子、转子以及气隙构成。所述定子由若干沿圆周等距间隔排列的U型定子铁心、嵌入相邻U型定子铁心齿之间的永磁体、绕制在相邻U型定子铁心齿上的电枢绕组、爪极旁路组件和励磁线圈构成；所述爪极旁路组件为由通过爪极分别与不同磁极极性的U型定子铁心磁轭相连接的初极铁心环、次极铁心环以及连接二者的遮盖铁心环构成，其包围出一种环形空腔结构，所述励磁线圈放置在该环形空腔内；所述转子由转子铁心和转子凸极构成。本发明不改变磁通切换电机主体结构，通过爪极旁路结构放置励磁线圈，结构可靠，可方便实现对气隙磁场的调节，适于宽调速应用场合。

技术领域

本发明涉及一种混合励磁磁通切换电机，尤其涉及一种定子在轴向或径向上带有爪极旁路结构的混合励磁磁通切换电机。

背景技术

磁通切换永磁电机是一种新型结构的定子永磁型双凸极电机。相比于传统转子永磁型电机，磁通切换永磁电机定子上装配有永磁体和集中式电枢绕组，转子结构极为简单。由于特殊的绕组互补结构，使得该电机具有高度正弦的永磁磁链和空载感应电动势，较高的转矩输出能力与功率密度。

但由于永磁材料的强磁场特性，永磁电机内气隙磁场基本保持恒定，难以调节，限制了其在电动汽车等需要宽调速性能的场合应用。如何实现气隙磁场的有效调节与控制一直是永磁电机研究的热点和难点。合理改变永磁电机结构，引入辅助电励磁绕组，实现气隙磁场灵活调节的“混合励磁”思想的提出，得到了国内外电机界学者的广泛认可和关注。通过控制励磁电流的大小和极性，增加了一个自由度的控制量，可以容易地克服传统永磁电机最大恒转矩与最高恒功率运行转速之间的矛盾。

但是，传统的混合励磁磁通切换电机的电枢绕组、励磁绕组以及永磁体都放置在U型定子铁心上，因此，在电机设计时会压缩永磁体或电枢绕组的设计空间，而且电枢绕组和励磁绕组均包围着永磁体，所产生的热量极易引起永磁体热不稳定退磁，从而影响电机的综合性能。而专利201520089512.X提出的一种转子励磁型极爪式混合励磁电机，将永磁体和励磁绕组均放置在转子上，也未脱离永磁体和励磁绕组直接耦合的空间束缚，既降低了转子的机械可靠性，而且永磁体和励磁绕组散热也不方便，存在永磁体热不稳定退磁的隐患。对此，本专利提出了一种定子带有爪极旁路结构的混合励磁磁通切换电机，有效解决了传统混合励磁磁通切换电机设计存在的问题。

发明内容

技术问题：本发明为了解决传统混合励磁磁通切换电机由于励磁绕组放置位置对电机性能产生不利影响所带来的缺陷，提供了一种定子带有爪极旁路结构的混合励磁磁通切换电机。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种定子带有爪极旁路结构的混合励磁磁通切换电机，该电机包括带有爪极旁路结构的定子、在所述定子内同轴设置的带有凸极的转子，所述定子和转子之间设置有气隙。

所述定子由若干沿圆周等距间隔排列且开口方向沿径向朝向圆心的U型定子铁心、嵌入相邻U型定子铁心齿之间的永磁体、以集中绕组形式绕制在相邻U型定子铁心齿上的电枢绕组、爪极旁路组件和励磁线圈构成。其中U型定子铁心由定子铁心磁轭和定子铁心齿构成；永磁体沿圆周切向充磁，且相邻永磁体充磁方向相反，从而使得相邻U型定子铁心的磁极极性相反，即相隔的U型定子铁心具有相同的磁极极性；

所述爪极旁路组件为由通过爪极分别与相隔的具有相同磁极极性的U型定子铁心磁轭相连接的初极铁心环、通过爪极分别与相隔的具有另一相同磁极极性的U型定子铁心磁轭相连接的次极铁心环、连接初极铁心环和次极铁心环的遮盖铁心环构成，从而包围出一种环形空腔结构；

所述励磁线圈为单个圆环形线圈，放置于爪极旁路组件的环形空腔内；

所述转子由与定子同轴设置的圆环形转子铁心、凸出于转子铁心外表面且沿圆周方向等距间隔设置的转子凸极构成。