[发明专利]并联磁路混合励磁磁阻电机系统

说明书

并联磁路混合励磁磁阻电机系统，涉及电机领域。本发明是为了解决转子铁心采用硅钢片叠成，不适合高速旋转；转子铁耗高、空载损耗大；串联磁路混合励磁的磁路磁导小，励磁电流大，磁场调节范围窄；定子铁心沿圆周分瓣，定子结构强度差的问题。本发明通过设置圆筒形永磁体励磁单元或者圆筒形永磁体励磁单元能够产生较强的气隙礠密，气隙磁场沿轴向分布均匀，定子铁心损耗小；通过设置圆环形励磁线圈单元来调节气隙磁场，气隙磁场调节简单、调节范围大；本申请的并联磁路混合励磁磁阻电机既可以作为电动机，又可以作为发电机，作为电动机运行，具有起动转矩大、恒功率调速范围广的优点。

技术领域

本发明涉及一种并联磁路混合励磁磁阻电机系统，属于电机领域。

背景技术

混合励磁电机的气隙磁密由永磁体和电励磁绕组共同产生，而转速(或电压)调节所需的磁场变化部分靠辅助的电励磁绕组来实现。当电励磁磁场方向与永磁磁场方向相同时，气隙磁场增强；当电励磁磁场与永磁磁场方向相反，气隙磁场减弱。所以，通过调节电励磁绕组电流的大小和方向，不仅能实现电机磁场弱磁控制，还可以进行增磁控制。混合励磁电机不仅继承了永磁电机效率高、转矩/质量比大等诸多特点，而且电机气隙磁场平滑可调，电动运行时，具有起动转矩大、调速范围广的优点；发电运行时，具有较宽的电压调节能力或宽范围变速恒压输出能力。混合励磁电机的磁场调节手段简单、直接，实现了对电机气隙磁场独立调节与控制。这种混合励磁的磁阻电机可以应用到飞轮发电机上。飞轮脉冲发电机是利用轴系的大惯量存储能量、同轴电动/发电机实现机电能量转换的一种飞轮储能装置。目前投入应用或正在开发的飞轮储能装置有两种类型：第一种是储能与释能功率等级相当，可用一台电机交替实现电动和发电功能，中小容量的磁悬浮飞轮储能系统为这一类型，具有结构紧凑、效率高等特点，一般用作飞轮电池；第二种是储能功率比释能功率小一个数量级以上，由两台电机分别实现电动和发电功能，大容量交流脉冲发电机组为这一类型，以小功率、长时间存储能量，大功率、短时间释放能量，一般用作大容量脉冲电源，可应用于受控核聚变试验、核爆炸模拟、强流粒子束加速器、高功率脉冲激光器、高功率微波、等离子体和电磁发射技术等领域。

常用飞轮脉冲发电机系统的结构如图13所示。系统的基本工作原理为：当系统充电时，由外部电网给系统提供能量，经由电力电子器件构成的功率变换器控制并驱动电机，带动飞轮高速旋转，达到并保持在恒定高速运行，以动能的方式储存所需能量，完成从电能到机械能的转换和能量存储。当脉冲负载需要供电时，将高速旋转运行的飞轮当成原动机带动电机发电运行，经过电力电子变换器输出适合脉冲负载的电压与电流，完成能量转换过程。图13中的电动与发电机组可以用混合励磁磁阻电机代替。

图12为一台三相12/8极混合励磁双凸极磁阻电机的截面图，定、转子呈双凸极结构，转子上无绕组、无永磁体，定子采用集中式绕组，空间相对齿上的线圈两两相连，两组线圈串连或并联形成三相电枢绕组。定子轭部嵌入四块采用高性能永磁材料切向冲磁的永磁体，形成电机气隙主磁场；与永磁体相邻的定子槽内放置电励磁绕组。为提高电励磁的效率，实现较小的电励磁获得较大的磁场调节能力，电机结构中在永磁体与电励磁绕组之间留有一定尺寸的铁心导磁桥。利用永磁体漏磁，使导磁桥工作在相对饱和状态，通过饱和导磁桥尺寸的合理选择，为电励磁绕组提供额外的并联磁分路，达到用较小的直流励磁磁势获得较大气隙磁通调节范围的目的。

但该电机存在如下缺点：转子铁心采用硅钢片叠成，不适合高速旋转；转子铁耗高、空载损耗大；串联磁路混合励磁的磁路磁导小，励磁电流大，磁场调节范围窄；定子铁心沿圆周分瓣，定子结构强度差。

发明内容

本发明是为了解决转子铁心采用硅钢片叠成，不适合高速旋转；转子铁耗高、空载损耗大；串联磁路混合励磁的磁路磁导小，励磁电流大，磁场调节范围窄；定子铁心沿圆周分瓣，定子结构强度差的问题。现提供并联磁路混合励磁磁阻电机系统。

第一种结构：

并联磁路混合励磁磁阻电机系统，系统包括直流励磁电源、并联磁路混合励磁磁阻电机和功率变换器，