混合勵磁電機專利技術綜述

熊齊兵

國家知識產權局專利局專利審查協作湖北中心

混合勵磁電機專利技術綜述

熊齊兵

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混合勵磁電機，在保持電機較高效率的前提下，改變電機的拓撲結構，由兩種勵磁源共同產生電機主磁場，實現電機的主磁場調節和控制的一類新型電機。本文主要從專利文獻的視角對混合勵磁電機技術的發展進行了全面的統計分析，總結了與混合勵磁電機相關的國內外專利分布并從中得到一定的規律。

混合勵磁；電機；專利文獻；發展路線

1　技術原理淺析

混合勵磁電機電機有兩個磁勢源： 一是永磁體， 它在氣隙中產生一個基本不變的磁通； 另一個是直流勵磁繞組， 工作時， 通過調節勵磁繞組上的電流大小和方向， 使氣隙中的磁通發生變化。圖1是一種HESM 結構 ， 被定子環形直流勵磁繞組分成兩部分， 定子兩段鐵心由其外的背軛在機械和電磁上相連接； 轉子也分成N 極端和S極端兩部分， 每極端由同極性永磁體極和鐵心極交錯排列。工作時， 若直流勵磁電流為零， 則氣隙磁場只由永磁體產生， 工作磁通從N 極端的永磁體發出， 經氣隙和定子鐵心回到S極端永磁體。因此， 通過調節勵磁電流的大小和方向， 即可使得氣隙磁通發生變化， 達到調磁的目的。

圖1　混合勵磁同步電機結構

2　專利情況分析

為了研究混合勵磁電機應用領域專利技術的發展情況，筆者利用S系統中的CNABS、DWPI等數據庫，從多方面對該領域的中國專利申請和全球專利申請進行了統計分析，統計的時間節點2015年1 月21日。

2.1專利申請現狀分析

2.1.1中國專利申請的年度發展趨勢

由以上可以看出從1999年開始，專利申請呈現增長的趨勢，并且在2007年有一個快速的增長，說明在2007年左右混合勵磁技術得到較大的發展，說明隨著社會的進步，混合勵磁技術得到社會越來越多的重視，對其的研究也越來越多，由此可見，隨著全球清潔能源的需求不斷得到重視，混合勵磁電機技術必將得到更大的發展。而由于公開數據的滯后，2012年以后的數據稍微有些滯后。

圖2　中國專利申請的年度發展趨勢

從圖2中可以看出國內混合勵磁電機技術在2002之后才起步，申請數量總體上成增長的趨勢，尤其在2006年以后，在2006年至2012年呈快速增長，由此說明這段時間內混合勵磁電機技術在國內得到很大的發展，這有可能得益于國內經濟的快速發展帶動了電力相關技術的快速發展。而2013-2014年之間的數量下滑是由于還有部分專利還沒有公開，因此沒有統計在內。

2.1.2全球專利申請的年度發展趨勢

圖3　全球專利申請年度發展趨勢圖

3　專利技術分布圖

圖4　混合勵磁電機技術發展主要路線圖

從這些典型專利申請我們可以看出，對混合勵磁電機結構的研究主要集中于兩方面，第一方面是對雙勵磁部分排列方式的改進，第二方面是對定子和轉子的排列方式的研究改進。對于第一方面的研究較典型的有發過瓦萊奧電機設備公司于1998年申請并獲得授權的書勵磁電機，尤其是汽車的交流發電機（申請號：981241387）這一專利。還有國內的高校哈爾濱工業大學于2004年申請并也得到授權的混合勵磁開關磁阻電機（申請號：2004100135468）。在第二方面的研究中較典型的有上海電機學院于2009年申請的Halbach陣列并列轉子混合勵磁無刷同步電機（申請號：2009100524006），其通過帶Halbach陣列永磁體的轉子和電勵磁轉子雙轉子并列結構的改進，以此達到提高電機的功率密度和電機的勵磁調節范圍的目的。

由上我們可以看到今后一個時期內，在這一領域的研究前景將會越來越偏向于對混合勵磁電機的控制方法的研究，而且對這一領域研究較深入的高校也開始注意到對控制方法領域的研究，這將是以后本領域研究的一個風向。

4　技術領域前景展望

節能減排以及能源越來越緊張的國際大環境下，工業技術的發展越來越依賴于高效的動力設備，在電氣和信息化越來越深入到生活的方方面面的情況下，混合勵磁電機這一高效的電能轉換設備必將受到越來越多的關注，也必將會引起研究者越來越多的興趣。而隨著控制技術的不斷發展，混合勵磁電機在控制方法領域的研究必將越來越受到關注。我國在這方面的研究雖然在全球范圍內占比很大，但是，在一些有技術含量的技術難點上以及革命性的技術點的掌握上還落后于發達國家，我們國內在這方面的研究應該更加注重于質量的提升以及技術的突破，這樣才能越來越快的將這一技術推廣應用到生產生活中，才能使其真正服務于普通民眾的生活。

［1］ 朱孝勇、程明、趙文祥、張建忠、花為，混合勵磁電機技術綜述與發展展望［J］，電工技術學報，2008，23（1），30-39.

［2］ 趙朝會、李遂亮、嚴仰光，混合勵磁電機的研究現狀及進展［J］，河南農業大學學報，2004，28（4），461-466.