本发明涉及一种电动汽车可变磁通混合励磁永磁游标电机，属于汽车电器技术领域。
背景技术：
目前汽车上使用的电机提高低速输出转矩的方式多为增大槽数，绕组数和永磁体极数，对于混合励磁电机还可以通过增大励磁电流的方式来达到低速大转矩的目的，但受到定子铁心饱和问题和电机结构尺寸的限制，导致汽车用电机的输出转矩有限。
近年来，一种基于“磁齿轮效应”具有高转矩密度的永磁游标电机引起了电机领域的广泛关注。
传统永磁游标电机能量密度大，效率高，但其内部有永磁体是其固有弱点。由于采用永磁材料，使得电机在运行时磁场难以调节，对外输出转矩调节困难，不易实现弱磁控制。
混合励磁永磁游标电机能够兼具输出转矩大、可靠性好和便于调节输出扭矩以及易实现弱磁控制的优点。但混合励磁永磁游标电机定子铁心发热严重，转矩脉动和齿槽转矩大。
在目前公开的技术中，永磁游标电机多用于低速直驱场合，因而对其研究的重点多放在如何提高电机的低速输出转矩和容错能力。在相近的专利中，公开号为cn109378918a的发明专利：定子绕组采用分数槽非重叠集中绕组的结构，具有端部短、无重叠、可靠性高的优点；该电机拓扑充分挖掘了电机内腔的空间来放置永磁体，增强励磁磁场从而提高转矩密度；该发明的一种直流偏置电流型定转子双永磁游标电机与本发明的一种可变磁通混合励磁永磁游标电机虽然都是永磁游标电机，但上述发明仅依靠定、转子上的永磁体来实现能量转换，能量转换过程中无法实现气隙磁场磁通可控，其结构、原理以及实现的效果都与本发明有本质的区别。公开号为cn108988598a的发明专利：通过在定子齿上加入磁通调制极，等效于将调制环与定子铁芯做成一体，解决了调制环单独放置时造成的装置机械强度差的问题。磁场调制极可调制内电机气隙磁导，改变绕组电感，产生磁阻转矩以增大内电机的转矩输出能力，改善了总输出转矩。但该发明在进行磁场调制时，励磁电流极性的切换会导致定子铁心发热严重，从而降低电机的运行性能。本发明与上述发明相比，在其结构、原理以及实现效果上都有本质的区别。
本发明提出了一种可变磁通混合励磁永磁游标电机，定子铁心有3x个均布的主定子齿和3x个辅助定子齿，每个主定子齿上绕有电枢绕组，每个辅助定子齿上绕有辅助绕组。本发明的混合励磁永磁游标电机，辅助绕组和电枢绕组分别绕在不同的定子齿上，能有效解决定子铁心发热严重问题，而且本发明可以利用辅助绕组上的励磁电流进行磁场调节，而且在进行磁场调制时，无需根据电枢电流的变化改变励磁电流的方向，省去了控制环节，提高了电机的工作可靠性。
目前申请人经国内外检索，尚未检索到本发明所涉及的上述技术。
技术实现要素：
本发明针对传统混合励磁永磁游标电机定子铁心发热和控制电路复杂的问题，提出了一种采用h形定子齿结构，而且无需励磁电流控制电路的可变磁通混合励磁永磁游标电机，
本发明采用如下技术方案：
一种电动汽车可变磁通混合励磁永磁游标电机，其特征在于：
包括定子铁心、辅助绕组、电枢绕组、外壳、第一永磁体、轴、第二永磁体和转子；
所述外壳由圆形不导磁材料制成，内部固定有定子铁心；
定子铁心有3x个均布的主定子齿和3x个辅助定子齿，x为正整数；辅助定子齿通过一个切向的连接轭连接到主定子齿的中间，与主定子齿构成h形的定子齿；
每个定子槽口固定有一个切向充磁的第一永磁体，第一永磁体的外圆周中间与辅助定子齿相连，第一永磁体的弧长和主定子齿弧长相等；
转子位于定子铁心内侧，可以绕轴旋转；
转子圆周表面贴有2x对均布的第二永磁体，第二永磁体为径向充磁；
每个主定子齿上绕有电枢绕组，每个辅助定子齿上绕有辅助绕组，电枢绕组和辅助绕组皆为集中式绕组。
如上所述的一种电动汽车可变磁通混合励磁永磁游标电机，其特征在于：
所述辅助绕组为励磁绕组，所有的励磁绕组绕向相同，相邻的电枢绕组绕向相反。
如上所述的一种电动汽车可变磁通混合励磁永磁游标电机，其特征在于：
所述第一永磁体为铁氧体永磁材料，第二永磁体为钕铁硼永磁材料；
所述辅助绕组为弱磁绕组，低速大负荷时弱磁绕组开路或通以小电流；
高速小负荷运行时，弱磁绕组通以大电流。
如上所述的一种可变磁通混合励磁永磁游标电机，其特征在于：
所述辅助绕组通以直流励磁电流，电流方向保持不变；
电枢绕组通以三相交流电，根据相位的不同，电枢绕组产生一个x对极的旋转磁场。
本发明的有益效果如下：
（1）辅助绕组为弱磁绕组，可以实现电机运行过程中的永磁体磁场场可调，增大电机的调速范围，以更好的适应汽车的运行工况；
（2）本发明采用的定子齿为h形定子齿，弱磁绕组绕在辅助定子齿上，通以某一确定方向的励磁电流，能有效解决混合励磁永磁游标电机定子铁心发热严重的问题；
（3）辅助绕组的励磁电流方向保持不变，因此无需接入控制电路，提高了电机运行的稳定性；
（4）第一永磁体采用切向充磁，可以提高磁通密度，同时减小转矩脉动和齿槽转矩。
附图说明
图1是本发明一种可变磁通混合励磁永磁游标电机结构示意图。其中：1、定子铁心，2、辅助绕组，3、电枢绕组，4、外壳，5、第一永磁体，6、轴，7、第二永磁体，8、转子。
图2为本发明一种可变磁通混合励磁永磁游标电机辅助绕组励磁电流波形示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。
图1是本发明一种电动汽车可变磁通混合励磁永磁游标电机结构示意图。所述一种可变磁通混合励磁永磁游标电机结构示意图，包括定子铁心1、辅助绕组2、电枢绕组3、外壳4、第一永磁体5、轴6、第二永磁体7和转子8。
所述外壳4由圆形不导磁材料制成，内部固定有定子铁心1；转子8位于定子铁心1内侧，可以绕轴旋转。
定子铁心1有3x个均布的主定子齿和3x个辅助定子齿，x为正整数，在本实施例中x=4；辅助定子齿通过一个切向的连接轭连接到主定子齿的中间，与主定子齿构成h形的定子齿；
每个定子槽口固定有一个切向充磁的第一永磁体5，第一永磁体5的外圆周中间与辅助定子齿相连，第一永磁体5的弧长和主定子齿弧长相等；
转子8位于定子铁心1内侧，可以绕轴旋转；
转子8圆周表面贴有2x对均布的第二永磁体7，第二永磁体7为径向充磁；
每个主定子齿上绕有电枢绕组3，每个辅助定子齿上绕有辅助绕组2，电枢绕组3和辅助绕组2皆为集中式绕组。
所述辅助绕组2为励磁绕组，相邻的励磁绕组绕向相反，所有的电枢绕组3绕向相同。
所述第一永磁体5为铁氧体永磁材料，第二永磁体7为钕铁硼永磁材料；
所述辅助绕组2为弱磁绕组，低速大负荷时弱磁绕组开路或通以小电流；
高速小负荷运行时，弱磁绕组通以大电流。
所述辅助绕组2通以直流励磁电流，电流方向保持不变；
电枢绕组3通以三相交流电，根据相位的不同，电枢绕组3形成一个x对极的旋转磁场。
图2为本发明一种电动汽车可变磁通混合励磁永磁游标电机辅助绕组励磁电流波形示意图。辅助绕组通以直流励磁电流，电流方向保持不变，通过改变电流的大小进行弱磁调速。电枢绕组通以三相交流电，用以产生电磁转矩进行机电能量转换。
下面对本发明提出的一种可变磁通混合励磁永磁游标电机进行工作原理的说明。
本发明所述的一种电动汽车可变磁通混合励磁永磁游标电机，电枢绕组通以三相交流电，3x个电枢绕组产生x对极的旋转磁场，x对磁极产生一个x次谐波占主导的磁场，该磁场经3x个主定子齿的调整，产生一个2x次谐波占主导的磁场，调整后的磁场对应的谐波分量与定子圆周表面2x对永磁体产生的旋转磁场对应的谐波分量相匹配，可进行转矩传递。转子转过一个较小的角度，电枢绕组产生的旋转磁场有着较大角度变化，也就是说低速运转的转子能产生高速变化的空间磁场，从而产生大的转矩输出，即为“磁齿轮效应”。高速小负荷运行时，增大辅助绕组中的励磁电流进行弱磁调速。将辅助绕组绕在辅助定子齿上，通以某一确定方向的励磁电流，能有效降低主定子齿发热严重的问题，提高电机的运行稳定性和使用寿命。同时第一永磁体为切向充磁，改变了主定子齿末端铁心的磁化方向，可有效减小电机的齿槽转矩和转矩脉动。
1.一种电动汽车可变磁通混合励磁永磁游标电机，其特征在于：
包括定子铁心、辅助绕组、电枢绕组、外壳、第一永磁体、轴、第二永磁体和转子；
所述外壳由圆形不导磁材料制成，内部固定有定子铁心；
定子铁心有3x个均布的主定子齿和3x个辅助定子齿，x为正整数；辅助定子齿通过一个切向的连接轭连接到主定子齿的中间，与主定子齿构成h形的定子齿；
每个定子槽口固定有一个切向充磁的第一永磁体，第一永磁体的外圆周中间与辅助定子齿相连，第一永磁体的弧长和主定子齿弧长相等；
转子位于定子铁心内侧，可以绕轴旋转；
转子圆周表面贴有2x对均布的第二永磁体，第二永磁体为径向充磁；
每个主定子齿上绕有电枢绕组，每个辅助定子齿上绕有辅助绕组，电枢绕组和辅助绕组皆为集中式绕组。
2.如权利要求1所述的一种电动汽车可变磁通混合励磁永磁游标电机，其特征在于：
所述辅助绕组为励磁绕组，所有的励磁绕组绕向相同，相邻的电枢绕组绕向相反。
3.如权利要求1所述的一种电动汽车可变磁通混合励磁永磁游标电机，其特征在于：
所述第一永磁体为铁氧体永磁材料，第二永磁体为钕铁硼永磁材料；
所述辅助绕组为弱磁绕组，低速大负荷时弱磁绕组开路或通以小电流；
高速小负荷运行时，弱磁绕组通以大电流。
4.如权利要求1所述的一种电动汽车可变磁通混合励磁永磁游标电机，其特征在于：
所述辅助绕组通以直流励磁电流，电流方向保持不变；
电枢绕组通以三相交流电，根据相位的不同，电枢绕组产生一个x对极的旋转磁场。
技术总结