專利名稱：獨(dú)立磁路混合勵(lì)磁電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，是一種利用磁路相對(duì)獨(dú)立的混合勵(lì)磁方法控制氣
隙磁場(chǎng)的混合勵(lì)磁電機(jī)。
背景技術(shù)：
永磁電機(jī)以其高密度，高效率，高可靠性、輕量小型化等特點(diǎn)越來越受到重視，也 越來越多地在各個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。然而，由于永磁電機(jī)磁場(chǎng)是恒定磁場(chǎng)，難以實(shí)現(xiàn)像電勵(lì)磁 電機(jī)般靈活、高效地調(diào)節(jié)磁場(chǎng)。于是，磁場(chǎng)可調(diào)的混合勵(lì)磁電機(jī)成了研究的熱點(diǎn)。 在上世紀(jì)90年代中晚期，隨著電力電子和永磁電機(jī)的技術(shù)進(jìn)步，涌現(xiàn)出多種結(jié)構(gòu) 的混合勵(lì)磁電機(jī)。如混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)、軸向組合轉(zhuǎn)子混合勵(lì)磁電機(jī)、旁路式混合勵(lì)磁電 機(jī)和軸向雙饋電混合勵(lì)磁電機(jī)等。這些結(jié)構(gòu)的混合勵(lì)磁電機(jī)從永磁與電勵(lì)磁磁勢(shì)組合方式 看可歸納為磁勢(shì)串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三類結(jié)構(gòu)。由于在磁勢(shì)并聯(lián)的混合勵(lì)磁電機(jī)中永磁磁路 和電勵(lì)磁磁路相對(duì)獨(dú)立，其磁場(chǎng)調(diào)節(jié)性能比磁勢(shì)串聯(lián)和混聯(lián)的混合勵(lì)磁電機(jī)有較明顯的優(yōu) 勢(shì)。目前，典型的結(jié)構(gòu)為軸向組合轉(zhuǎn)子混合勵(lì)磁電機(jī)，該轉(zhuǎn)子由永磁轉(zhuǎn)子段和電勵(lì)磁轉(zhuǎn)子段 軸向串接組成，由于在永磁轉(zhuǎn)子段與電勵(lì)磁轉(zhuǎn)子段之間安置了電勵(lì)磁勵(lì)磁繞組端部，降低 子電機(jī)定子鐵芯及其電樞繞組有效長(zhǎng)度的利用率，由此降低了電機(jī)的效率與電機(jī)的體積密 度與重量密度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種永磁與電勵(lì)磁磁勢(shì)相
并聯(lián)、磁場(chǎng)調(diào)節(jié)功效強(qiáng)、高效率、高可靠性、結(jié)構(gòu)緊湊的獨(dú)立磁路混合勵(lì)磁電機(jī)。
本實(shí)用新型的構(gòu)思是在電機(jī)的橫截面上，構(gòu)成相對(duì)獨(dú)立的永磁磁路和電勵(lì)磁磁
路，電勵(lì)磁繞組的端部安置在電樞繞組端部的內(nèi)側(cè)，有效地利用電機(jī)的軸向空間，使得電機(jī)
結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高、密度高。 本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案一種由極對(duì)數(shù)為Pi的永磁極和^的電勵(lì)磁磁極在 同一橫截面上構(gòu)成混合勵(lì)磁磁極的徑向磁場(chǎng)式電機(jī)，其主要結(jié)構(gòu)部件包括殼體、兩個(gè)端蓋、 由定子鐵芯和電樞繞組構(gòu)成的定子、以及由轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體、電勵(lì)磁繞組和電勵(lì)磁磁極構(gòu) 成的轉(zhuǎn)子，在永磁磁極與電勵(lì)磁磁極之間采取隔磁措施將兩者的磁路隔離，以確保永磁磁 路和電勵(lì)磁磁路相對(duì)獨(dú)立，具體見圖1和圖2。其特征在于 1、永磁磁極和電勵(lì)磁磁極安置在同一橫截面上構(gòu)成混合勵(lì)磁磁極的徑向磁場(chǎng)電 機(jī)。 2、電機(jī)極對(duì)數(shù)p等于永磁磁極極對(duì)數(shù)P工和電勵(lì)磁磁極極對(duì)數(shù)P2之和。 3、永磁磁極與電勵(lì)磁磁極之間有隔磁槽將兩者的磁路隔離。 4、永磁體采用徑向表面式、或切向式、或內(nèi)置式一包括I形、V形、U形等常用的結(jié) 構(gòu)型式。 5、電機(jī)的極/槽配合可采用整數(shù)槽、分?jǐn)?shù)槽等常用的極/槽比。上述的電勵(lì)磁繞
3組的端部位于電樞繞組端部的內(nèi)側(cè)。 徑向式獨(dú)立磁路混合勵(lì)磁電機(jī)的工作原理由于轉(zhuǎn)子內(nèi)永磁磁極和電勵(lì)磁磁極成 極對(duì)放置，并在相鄰的永磁磁極和電勵(lì)磁磁極中間采取隔磁措施，使電勵(lì)磁磁路和永磁磁 路各自形成獨(dú)立磁路。永磁磁路為從永磁體N極出來、經(jīng)永磁磁極N、氣隙、定子齒、定子 軛、定子齒、氣隙、永磁磁極S回到永磁體S極構(gòu)成回路，具體見圖3 ;電勵(lì)磁磁路為電勵(lì)磁 磁極、氣隙、定子齒、定子軛、定子齒、氣隙、電勵(lì)磁磁極、電勵(lì)磁磁軛回到電勵(lì)磁磁極構(gòu)成回 路，具體見圖4。其中永磁磁場(chǎng)基本恒定，電勵(lì)磁磁場(chǎng)的大小和方向隨勵(lì)磁電流大小和方 向的變化而變化。若電勵(lì)磁繞組電流為零，無電勵(lì)磁磁場(chǎng)，此時(shí)只有永磁磁通。由于混合勵(lì) 磁電機(jī)電樞繞組的支路感應(yīng)電勢(shì)是各線匝電勢(shì)之和，若電勵(lì)磁磁場(chǎng)任一位置磁通方向與相 距整數(shù)極對(duì)數(shù)位置的永磁磁場(chǎng)磁通方向相同，則電樞支路內(nèi)永磁磁極與電勵(lì)磁磁極感應(yīng)電 勢(shì)方向相同，感應(yīng)電勢(shì)數(shù)值相加，起助磁作用。反之，若電勵(lì)磁磁場(chǎng)任一位置磁通方向與相 距整數(shù)極對(duì)數(shù)位置的永磁磁場(chǎng)磁通方向相反，則電樞支路內(nèi)永磁極與電勵(lì)磁磁極感應(yīng)電勢(shì) 方向相反，感應(yīng)電勢(shì)數(shù)值相減，起去磁作用。若無電勵(lì)磁磁場(chǎng)，則電樞線圈支路感應(yīng)電勢(shì)只 由永磁磁場(chǎng)產(chǎn)生。圖5、6、7分別是電勵(lì)磁磁場(chǎng)起助磁、去磁和無電勵(lì)磁磁場(chǎng)三種情況對(duì)應(yīng) 的氣隙磁密波形圖。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn) 1、由于永磁磁路和電勵(lì)磁磁路相對(duì)獨(dú)立，電勵(lì)磁所需的磁勢(shì)小，電機(jī)的磁場(chǎng)調(diào)節(jié) 效率高。 2、與軸向組合式混合勵(lì)磁電機(jī)相比，勵(lì)磁繞組的端部安置在電樞繞組端部?jī)?nèi)側(cè)的 空間，提高了定子鐵芯及其電樞繞組有效長(zhǎng)度的利用率，使得電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，空間利用率 高、效率高。 3、由于永磁磁路和電勵(lì)磁磁路相對(duì)獨(dú)立，電勵(lì)磁磁路不會(huì)對(duì)永磁體造成不可逆的 退磁作用，電機(jī)的可靠性高。 4、電勵(lì)磁電流雙向可調(diào)，磁場(chǎng)的調(diào)節(jié)范圍廣。
圖1是獨(dú)立磁路混合勵(lì)磁電機(jī)軸向剖面示意圖； 圖2是圖1示例中A-A處音面圖； 圖3是獨(dú)立磁路混合勵(lì)磁電機(jī)永磁磁路示意圖； 圖4是獨(dú)立磁路混合勵(lì)磁電機(jī)電勵(lì)磁磁路示意圖； 圖5是獨(dú)立磁路混合勵(lì)磁電機(jī)助磁時(shí)氣隙磁密波形示意圖； 圖6是獨(dú)立磁路混合勵(lì)磁電機(jī)去磁時(shí)氣隙磁密波形示意圖； 圖7是獨(dú)立磁路混合勵(lì)磁電機(jī)無電勵(lì)磁磁場(chǎng)時(shí)氣隙磁密波形示意圖； 圖8是獨(dú)立磁路混合勵(lì)磁電機(jī)勵(lì)磁繞組交叉式繞制方式示意圖； 圖9是獨(dú)立磁路、混合勵(lì)磁電機(jī)勵(lì)磁繞組集中式繞制方式示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施 例僅用于更加清楚地說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。 本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖說明如下 本獨(dú)立磁路混合勵(lì)磁電機(jī)為一臺(tái)12極/18槽切向式永磁體結(jié)構(gòu)的獨(dú)立磁路混合勵(lì)磁電機(jī)，參見圖1和圖2，本電機(jī)包括兩個(gè)端蓋1、機(jī)殼4、由定子鐵芯3和電樞繞組2構(gòu)成的定子、以及由轉(zhuǎn)子鐵芯5、電勵(lì)磁繞組6和永磁體9構(gòu)成的轉(zhuǎn)子。 本實(shí)施例中永磁磁極10、11與電勵(lì)磁磁極12、14極對(duì)數(shù)之比為P乂6 = 4/2，考慮到電氣平衡和機(jī)械平衡，采用2對(duì)永磁磁極10、11和1對(duì)電勵(lì)磁磁極12、14為一組、分兩組交替排例，具體見圖2。依據(jù)該電機(jī)的工作原理，1對(duì)電勵(lì)磁磁極應(yīng)該是中間一個(gè)完整的磁極14，左右兩邊有兩個(gè)與之極性相反的半個(gè)磁極12，根據(jù)磁極極性要求，每個(gè)轉(zhuǎn)子槽中有兩套電流方向相同的繞組，可以交叉式繞制，也可以都繞制在二個(gè)完整的磁極14上，具體見圖8和圖9。 為保證永磁磁路與電勵(lì)磁磁路相對(duì)獨(dú)立，在永磁磁極10、 11與電勵(lì)磁磁極12、 14交替安置的中間有一個(gè)徑向隔磁槽16，按照磁通走磁阻最小路徑的原則，隔磁槽沿切向的厚度必須遠(yuǎn)大于電機(jī)氣隙長(zhǎng)度15，隔磁槽16沿徑向上、下兩個(gè)橋17、18的厚度在機(jī)械強(qiáng)度允許的前提下盡可能要薄，以防止過多的磁通經(jīng)過此橋構(gòu)成漏磁路，降低混合勵(lì)磁電機(jī)的性能。 假設(shè)永磁體9的極性與電勵(lì)磁繞組6的電流方向如圖3和圖4所示，永磁磁通路徑為從永磁體9N極出來、經(jīng)永磁磁極Nl 1 、氣隙15 、定子齒8 、定子軛7 、定子齒8 、氣隙15 、永磁磁極S10回到永磁體9S極電勵(lì)磁磁通路徑為從完整電勵(lì)磁磁極14、經(jīng)電勵(lì)磁帶E部13、半個(gè)電勵(lì)磁磁極12、氣隙15、定子齒8、定子軛7、定子齒8、氣隙15回到完整電勵(lì)磁磁極14構(gòu)成回路。此時(shí)氣隙磁密沿電樞圓周表面的分布如圖5所示，電樞支路內(nèi)永磁磁極與電勵(lì)磁磁極在線匝內(nèi)感應(yīng)電勢(shì)方向相同，感應(yīng)電勢(shì)數(shù)值相加，起助磁作用。[0033] 假設(shè)永磁體9的極性不變，電勵(lì)磁繞組6的電流方向與圖3和圖4所示方向相反，永磁磁通路徑同上述電勵(lì)磁磁路與上述方向相反。此時(shí)氣隙磁密沿電樞圓周表面的分布如圖6所示，電樞支路內(nèi)永磁磁極與電勵(lì)磁磁極在線臣內(nèi)感應(yīng)電勢(shì)方向相反，感應(yīng)電勢(shì)數(shù)值相減，起去磁作用。 若無電勵(lì)磁電流，只有永磁磁路。此時(shí)氣隙磁密沿電樞圓周表面的分布如圖7所示，電樞支路內(nèi)各線匝感應(yīng)電勢(shì)只由永磁磁場(chǎng)產(chǎn)生。獨(dú)立磁路混合勵(lì)磁電機(jī)勵(lì)磁繞組的繞制方式可為交叉式，如圖8所示，也可為集中式，如圖9所示。 以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種獨(dú)立磁路的徑向磁場(chǎng)式混合勵(lì)磁電機(jī)，其主要結(jié)構(gòu)件包括兩個(gè)端蓋(1)、機(jī)殼(4)、由定子鐵芯(3)和電樞繞組(2)構(gòu)成的定子、以及由轉(zhuǎn)子鐵芯(5)、電勵(lì)磁繞組(6)、永磁體(9)和電勵(lì)磁磁極(12、14)構(gòu)成的轉(zhuǎn)子，其特征在于永磁磁極(10、11)和電勵(lì)磁磁極(12、14)安放在同一橫截面上構(gòu)成混合勵(lì)磁磁極的徑向磁場(chǎng)電機(jī)a、電機(jī)極對(duì)數(shù)為永磁磁極(10、11)極對(duì)數(shù)和電勵(lì)磁磁極(12、14)極對(duì)數(shù)之和；b、永磁磁極(10、11)與電勵(lì)磁磁極(12、14)之間有隔磁槽(16)將兩者的磁路隔離；c、永磁體(9)采用徑向表面式、或切向式、或內(nèi)置式，永磁體形狀包括I形、V形、U形結(jié)構(gòu)型式；d、電機(jī)的極/槽配合采用整數(shù)槽、或分?jǐn)?shù)槽的常用極/槽比。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)立磁路的徑向磁場(chǎng)式混合勵(lì)磁電機(jī)，其特征在于所述的電 勵(lì)磁繞組的端部位于電樞繞組端部的內(nèi)側(cè)。
專利摘要本實(shí)用新型是一種永磁磁路與電勵(lì)磁磁路相對(duì)獨(dú)立的徑向磁場(chǎng)式混合勵(lì)磁電機(jī)。其結(jié)構(gòu)體包括殼體、兩個(gè)端蓋、由定子鐵芯和電樞繞組構(gòu)成的定子、以及由轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體、電勵(lì)磁繞組和電勵(lì)磁磁極構(gòu)成的轉(zhuǎn)子。在橫截面上，永磁磁極與電勵(lì)磁磁極成對(duì)安置，永磁磁極與電勵(lì)磁磁極之間采取隔磁措施將兩者的磁路隔離，以確保永磁磁路和電勵(lì)磁磁路相對(duì)獨(dú)立。由于兩者的磁路相對(duì)獨(dú)立，電勵(lì)磁所需的磁勢(shì)小，電機(jī)的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)效率高；勵(lì)磁繞組的端部可安置在電樞繞組端部?jī)?nèi)側(cè)的空間，使電機(jī)定子鐵芯及其電樞繞組有效長(zhǎng)度的利用率高、電機(jī)的效率高、密度高；電勵(lì)磁磁勢(shì)不會(huì)對(duì)永磁體造成不可逆的返磁作用，電機(jī)的可靠性高電勵(lì)磁電流雙向可調(diào)，磁場(chǎng)的調(diào)節(jié)范圍廣。
文檔編號(hào)H02K1/22GK201466821SQ20092010766
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月6日
發(fā)明者夏國忠, 曾晴, 蔡一民 申請(qǐng)人:無錫頂一電機(jī)有限公司