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      一種混合勵(lì)磁電機(jī)裝置的制造方法

      文檔序號(hào):9914006閱讀:624來(lái)源:國(guó)知局
      一種混合勵(lì)磁電機(jī)裝置的制造方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明是一種混合勵(lì)磁電機(jī)裝置,屬于混合勵(lì)磁電機(jī)裝置的改造技術(shù)。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 現(xiàn)有的永磁電機(jī)效率高,轉(zhuǎn)子發(fā)熱小,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量輕,在機(jī)器人、加工中心等高速輕 載領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,但是近年來(lái),永磁電機(jī)開(kāi)始應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)和一些重載設(shè)備上,這就要求 電機(jī)既能在高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行,又要求低速時(shí)能夠提供大轉(zhuǎn)矩。由于永磁電機(jī)的特性是一種恒 轉(zhuǎn)矩特性,難以同時(shí)滿足大調(diào)速范圍和大轉(zhuǎn)矩的要求。因此,人們提出了各種混合勵(lì)磁設(shè) 想,發(fā)明了多種結(jié)構(gòu)形式的混合勵(lì)磁電機(jī),以解決低速大扭矩,高速恒功率的問(wèn)題。目前常 用的有勵(lì)磁繞組在定子的混合勵(lì)磁電機(jī)、爪式電機(jī)、帶滑環(huán)直流勵(lì)磁的混合勵(lì)磁電機(jī)等。但 這些混合勵(lì)磁電機(jī)的效率、調(diào)速范圍及結(jié)構(gòu)還有待改善。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0003] 本發(fā)明在對(duì)上述問(wèn)題研究的基礎(chǔ)之上,提供一種既能滿足低速大轉(zhuǎn)矩和高轉(zhuǎn)速的 要求,又能提高電機(jī)的效率的混合勵(lì)磁電機(jī)裝置。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理,方便實(shí)用。
      [0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明的混合勵(lì)磁電機(jī)裝置,包括有機(jī)座、混合勵(lì)磁電機(jī)的 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、裝設(shè)在機(jī)座上的混合勵(lì)磁工作電機(jī)及同軸旋轉(zhuǎn)的繞線式勵(lì)磁電機(jī),其中混合勵(lì) 磁工作電機(jī)包括有轉(zhuǎn)軸、工作電機(jī)定子繞組、定子鐵芯、永磁體、勵(lì)磁磁極鐵芯、勵(lì)磁繞組, 轉(zhuǎn)軸支承在機(jī)座上,勵(lì)磁磁極鐵芯套裝在轉(zhuǎn)軸上,永磁體置于勵(lì)磁磁極鐵芯的徑向中部,勵(lì) 磁繞組繞在勵(lì)磁磁極鐵芯上,定子鐵芯裝設(shè)在勵(lì)磁磁極鐵芯的外側(cè),定子繞組嵌在定子鐵 芯的線槽中;繞線式勵(lì)磁電機(jī)包括有勵(lì)磁電機(jī)定子鐵芯、勵(lì)磁電機(jī)定子繞組、勵(lì)磁電機(jī)轉(zhuǎn)子 鐵芯及勵(lì)磁電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組,其中勵(lì)磁電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯套裝在轉(zhuǎn)軸上,勵(lì)磁電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組繞在 勵(lì)磁電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯上,勵(lì)磁電機(jī)定子鐵芯裝設(shè)在勵(lì)磁電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯的外側(cè),勵(lì)磁電機(jī)定子 繞組嵌在勵(lì)磁電機(jī)定子鐵芯的線槽中,混合勵(lì)磁電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括主電路和控制電路兩 部分,其中主電路包括整流電路、DC/DC變換電路和兩路三相逆變電路,控制電路包括有中 央處理單元、IGBT隔離驅(qū)動(dòng)電路、電流采樣電路、母線電壓采樣電路、速度處理電路,其中 DC/DC變換電路的輸出供電至三相逆變電路及中央處理單元,其中中央處理單元產(chǎn)生兩組 PWM波形,且分別通過(guò)IGBT隔離驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)兩路三相逆變電路,其中一路三相逆變電路給 混合勵(lì)磁工作電機(jī)供電,另一路三相逆變電路給繞線式勵(lì)磁電機(jī)供電;母線電壓采樣電路, 兩路電流采樣電路分別采集輸入混合勵(lì)磁工作電機(jī)及繞線式勵(lì)磁電機(jī)的電流,母線電壓采 樣電路采集DC/DC變換電路的輸出電壓,速度處理電路處理由速度檢測(cè)電路采集的混合勵(lì) 磁工作電機(jī)的工作速度,兩路電流采樣電路、母線電壓采樣電路、速度處理電路都把采集的 信號(hào)輸入中央處理單元。
      [0005] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)電機(jī)需要工作在低速大扭矩的場(chǎng)合時(shí),盡管轉(zhuǎn)速低,但是只需 提高勵(lì)磁電機(jī)定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的頻率,就能產(chǎn)生足夠的電壓供給工作電機(jī)的勵(lì)磁繞組, 使工作電機(jī)獲得足夠的磁通,從而產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩;當(dāng)需要高轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí),給勵(lì)磁繞組反方 向的電壓使勵(lì)磁磁通抵消一部分永磁磁通,以達(dá)到弱磁增速的目的。改變勵(lì)磁電機(jī)定子繞 組旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)差方向,即可改變勵(lì)磁電機(jī)的勵(lì)磁電流的方向,可使電機(jī)工作在增磁或去 磁狀態(tài)。此外,混合勵(lì)磁工作電機(jī)由普通變頻驅(qū)動(dòng)器控制其運(yùn)行,繞線式勵(lì)磁電機(jī)由提供特 定給定電壓的變頻驅(qū)動(dòng)器控制,繞線式勵(lì)磁電機(jī)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)提供給混合勵(lì)磁工作電機(jī) 的勵(lì)磁繞組作勵(lì)磁用,根據(jù)混合勵(lì)磁工作電機(jī)頻率和負(fù)載轉(zhuǎn)矩要求,通過(guò)混合勵(lì)磁算法,控 制繞線式勵(lì)磁電機(jī)定子電源頻率的大小和方向,就可以控制勵(lì)磁電壓的大小和方向,實(shí)現(xiàn) 定量增磁或者弱磁的目的。本發(fā)明是一種設(shè)計(jì)巧妙,性能優(yōu)良,方便實(shí)用的混合勵(lì)磁電機(jī)裝 置。
      【附圖說(shuō)明】
      [0006] 圖1為本發(fā)明混合勵(lì)磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0007] 圖2為本發(fā)明中工作電機(jī)混合勵(lì)磁轉(zhuǎn)子的剖視圖;
      [0008] 圖3為本發(fā)明中勵(lì)磁電機(jī)繞線轉(zhuǎn)子的剖視圖;
      [0009] 圖4為本發(fā)明中工作電機(jī)勵(lì)磁繞組與勵(lì)磁電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的接線關(guān)系圖;
      [0010] 圖5為混合勵(lì)磁電機(jī)控系統(tǒng)硬件框圖;
      [0011] 圖6為勵(lì)磁電機(jī)轉(zhuǎn)子分別對(duì)于定子三相的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形;
      [0012] 圖7為勵(lì)磁電機(jī)轉(zhuǎn)子合成電動(dòng)勢(shì)波形;
      [0013] 圖8為勵(lì)磁電機(jī)定子A相給定電壓波形;
      [0014] 圖9為勵(lì)磁電機(jī)定子B相給定電壓波形;
      [0015] 圖10為勵(lì)磁電機(jī)定子C相給定電壓波形。
      【具體實(shí)施方式】
      [0016] 實(shí)施例:
      [0017] 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、2、3、4所示,本混合勵(lì)磁電機(jī)裝置,包括有機(jī)座9、混合 勵(lì)磁電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、裝設(shè)在機(jī)座9上的混合勵(lì)磁工作電機(jī)及同軸旋轉(zhuǎn)的繞線式勵(lì)磁電機(jī), 其中混合勵(lì)磁工作電機(jī)包括有轉(zhuǎn)軸1、工作電機(jī)定子繞組6、定子鐵芯7、永磁體8、勵(lì)磁磁極 鐵芯10、勵(lì)磁繞組11,轉(zhuǎn)軸1支承在機(jī)座9上,勵(lì)磁磁極鐵芯10套裝在轉(zhuǎn)軸1上,永磁體8置于 勵(lì)磁磁極鐵芯10的徑向中部,勵(lì)磁繞組11繞在勵(lì)磁磁極鐵芯10上,定子鐵芯7裝設(shè)在勵(lì)磁磁 極鐵芯10的外側(cè),定子繞組6嵌在定子鐵芯7的線槽中;繞線式勵(lì)磁電機(jī)包括有勵(lì)磁電機(jī)定 子鐵芯13、勵(lì)磁電機(jī)定子繞組14、勵(lì)磁電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯20及勵(lì)磁電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組19,其中勵(lì)磁電 機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯20套裝在轉(zhuǎn)軸1上,勵(lì)磁電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組19繞在勵(lì)磁電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯20上,勵(lì)磁電機(jī) 定子鐵芯13裝設(shè)在勵(lì)磁電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯20的外側(cè),勵(lì)磁電機(jī)定子繞組14嵌在勵(lì)磁電機(jī)定子鐵 芯13的線槽中,混合勵(lì)磁電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括主電路和控制電路兩部分,其中主電路 包括整流電路、DC/DC變換電路和兩路三相逆變電路,控制電路包括有中央處理單元、IGBT 隔離驅(qū)動(dòng)電路、電流采樣電路、母線電壓采樣電路、速度處理電路,其中DC/DC變換電路的輸 出供電至三相逆變電路及中央處理單元,其中中央處理單元產(chǎn)生兩組PWM波形,且分別通過(guò) IGBT隔離驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)兩路三相逆變電路,其中一路三相逆變電路給混合勵(lì)磁工作電機(jī)供 電,另一路三相逆變電路給繞線式勵(lì)磁電機(jī)供電;母線電壓采樣電路,兩路電流采樣電路分 別采集輸入混合勵(lì)磁工作電機(jī)及繞線式勵(lì)磁電機(jī)的電流,母線電壓采樣電路采集DC/DC變 換電路的輸出電壓,速度處理電路處理由速度檢測(cè)電路采集的混合勵(lì)磁工作電機(jī)的工作速 度,兩路電流采樣電路、母線電壓采樣電路、速度處理電路都把采集的信號(hào)輸入中央處理單 J L 〇
      [0018] 本實(shí)施例中,上述速度檢測(cè)電路是編碼器;上述兩路電流米樣電路都是霍爾電流 傳感器。
      [0019] 本實(shí)施例中,上述DC/DC變換電路通過(guò)整流電路與電源連接。
      [0020] 本實(shí)施例中,上述混合勵(lì)磁工作電機(jī)的勵(lì)磁繞組11的電源由與轉(zhuǎn)子同軸旋轉(zhuǎn)的繞 線式勵(lì)磁電機(jī)的勵(lì)磁電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組19產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)提供。
      [0021] 本實(shí)施例中,上述繞線式勵(lì)磁電機(jī)的勵(lì)磁電機(jī)定子繞組14采用交流變頻供電,其 給定電壓為能產(chǎn)生轉(zhuǎn)子直流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的特定波形電壓,且給定電壓的微分形式與轉(zhuǎn)子感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì)成正比關(guān)系,其給定頻率由混合勵(lì)磁工作電機(jī)頻率和負(fù)載轉(zhuǎn)矩要求,通過(guò)混合勵(lì) 磁算法獲得。
      [0022] 本實(shí)施例中,上述勵(lì)磁磁極鐵芯10采用高磁密的矽鋼片,或非晶材料。
      [0023] 本實(shí)施例中,上述機(jī)座9的端部裝設(shè)有端蓋4;上述轉(zhuǎn)軸1的一端通過(guò)第一軸承3支 承在端蓋4
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