熊齐兵

国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心

混合励磁电机专利技术综述

熊齐兵

国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心

混合励磁电机，在保持电机较高效率的前提下，改变电机的拓扑结构，由两种励磁源共同产生电机主磁场，实现电机的主磁场调节和控制的一类新型电机。本文主要从专利文献的视角对混合励磁电机技术的发展进行了全面的统计分析，总结了与混合励磁电机相关的国内外专利分布并从中得到一定的规律。

混合励磁；电机；专利文献；发展路线

1　技术原理浅析

混合励磁电机电机有两个磁势源： 一是永磁体， 它在气隙中产生一个基本不变的磁通； 另一个是直流励磁绕组， 工作时， 通过调节励磁绕组上的电流大小和方向， 使气隙中的磁通发生变化。图1是一种HESM 结构 ， 被定子环形直流励磁绕组分成两部分， 定子两段铁心由其外的背轭在机械和电磁上相连接； 转子也分成N 极端和S极端两部分， 每极端由同极性永磁体极和铁心极交错排列。工作时， 若直流励磁电流为零， 则气隙磁场只由永磁体产生， 工作磁通从N 极端的永磁体发出， 经气隙和定子铁心回到S极端永磁体。因此， 通过调节励磁电流的大小和方向， 即可使得气隙磁通发生变化， 达到调磁的目的。

图1　混合励磁同步电机结构

2　专利情况分析

为了研究混合励磁电机应用领域专利技术的发展情况，笔者利用S系统中的CNABS、DWPI等数据库，从多方面对该领域的中国专利申请和全球专利申请进行了统计分析，统计的时间节点2015年1 月21日。

2.1专利申请现状分析

2.1.1中国专利申请的年度发展趋势

由以上可以看出从1999年开始，专利申请呈现增长的趋势，并且在2007年有一个快速的增长，说明在2007年左右混合励磁技术得到较大的发展，说明随着社会的进步，混合励磁技术得到社会越来越多的重视，对其的研究也越来越多，由此可见，随着全球清洁能源的需求不断得到重视，混合励磁电机技术必将得到更大的发展。而由于公开数据的滞后，2012年以后的数据稍微有些滞后。

图2　中国专利申请的年度发展趋势

从图2中可以看出国内混合励磁电机技术在2002之后才起步，申请数量总体上成增长的趋势，尤其在2006年以后，在2006年至2012年呈快速增长，由此说明这段时间内混合励磁电机技术在国内得到很大的发展，这有可能得益于国内经济的快速发展带动了电力相关技术的快速发展。而2013-2014年之间的数量下滑是由于还有部分专利还没有公开，因此没有统计在内。

2.1.2全球专利申请的年度发展趋势

图3　全球专利申请年度发展趋势图

3　专利技术分布图

图4　混合励磁电机技术发展主要路线图

从这些典型专利申请我们可以看出，对混合励磁电机结构的研究主要集中于两方面，第一方面是对双励磁部分排列方式的改进，第二方面是对定子和转子的排列方式的研究改进。对于第一方面的研究较典型的有发过瓦莱奥电机设备公司于1998年申请并获得授权的书励磁电机，尤其是汽车的交流发电机（申请号：981241387）这一专利。还有国内的高校哈尔滨工业大学于2004年申请并也得到授权的混合励磁开关磁阻电机（申请号：2004100135468）。在第二方面的研究中较典型的有上海电机学院于2009年申请的Halbach阵列并列转子混合励磁无刷同步电机（申请号：2009100524006），其通过带Halbach阵列永磁体的转子和电励磁转子双转子并列结构的改进，以此达到提高电机的功率密度和电机的励磁调节范围的目的。

由上我们可以看到今后一个时期内，在这一领域的研究前景将会越来越偏向于对混合励磁电机的控制方法的研究，而且对这一领域研究较深入的高校也开始注意到对控制方法领域的研究，这将是以后本领域研究的一个风向。

4　技术领域前景展望

节能减排以及能源越来越紧张的国际大环境下，工业技术的发展越来越依赖于高效的动力设备，在电气和信息化越来越深入到生活的方方面面的情况下，混合励磁电机这一高效的电能转换设备必将受到越来越多的关注，也必将会引起研究者越来越多的兴趣。而随着控制技术的不断发展，混合励磁电机在控制方法领域的研究必将越来越受到关注。我国在这方面的研究虽然在全球范围内占比很大，但是，在一些有技术含量的技术难点上以及革命性的技术点的掌握上还落后于发达国家，我们国内在这方面的研究应该更加注重于质量的提升以及技术的突破，这样才能越来越快的将这一技术推广应用到生产生活中，才能使其真正服务于普通民众的生活。

［1］ 朱孝勇、程明、赵文祥、张建忠、花为，混合励磁电机技术综述与发展展望［J］，电工技术学报，2008，23（1），30-39.

［2］ 赵朝会、李遂亮、严仰光，混合励磁电机的研究现状及进展［J］，河南农业大学学报，2004，28（4），461-466.