專利名稱：混合勵磁同步電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合勵磁同步電機(jī)背景技術(shù)莫斯科航空學(xué)院巴拉古諾夫教授在1988年提出并聯(lián)磁勢混合勵磁同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)。定子和普通同步電機(jī)相同，轉(zhuǎn)子分為兩部分，一部分為永磁勵磁，另一部分為電勵磁。該電機(jī)特點電勵磁部分為爪極結(jié)構(gòu)，附加氣隙多，軸向磁路，漏磁大，電勵磁功能受制約。
日本T.Mizuno博士等提出了軸向/徑向磁路混合勵磁同步發(fā)電機(jī)。該電機(jī)的定子電樞繞組為通常的三相對稱繞組，定子鐵心被定子環(huán)形直流勵磁繞組分成兩段，這兩段鐵心由其外的背軛(用于軸向?qū)Т诺臋C(jī)殼)在機(jī)械上和磁上連接；轉(zhuǎn)子也分成兩部分N極端和S極端，每極端由同極性永磁極和鐵心形成的中間極交錯排列，且兩端的N、S永磁極及中間極也交錯排列。轉(zhuǎn)子鐵心及轉(zhuǎn)軸間有一實心導(dǎo)磁套簡(轉(zhuǎn)子背軛)，用于轉(zhuǎn)子的軸向?qū)Т拧Ｔ撾姍C(jī)特點附加氣隙多，但為固定氣隙；存在軸向/徑向磁路，電機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化受約束。
美國威斯康星-麥迪遜大學(xué)的Lipo教授等提出了一種軸向磁場中間磁極混合勵磁電機(jī)結(jié)構(gòu)。它由二個開槽的環(huán)形定子鐵芯(其中嵌有多相電樞繞組)、二個盤式轉(zhuǎn)子、一個直流勵磁繞組構(gòu)成。在轉(zhuǎn)子表面交錯排列著永磁極和鐵芯形成的中間極。這種電機(jī)由于采用了中間極，加上定、轉(zhuǎn)子鐵芯均被分為兩段，附加氣隙多，功率密度和材料利用率難以提高。
還有一種混合勵磁雙凸極電機(jī)，它是在雙凸極永磁電機(jī)的基礎(chǔ)上演變出來的，保留了雙凸極永磁電機(jī)的全部優(yōu)點。該電機(jī)可以通過控制勵磁電流的方向和大小，調(diào)節(jié)氣隙磁場。但電勵磁回路穿越永磁體，電勵磁效率低。
香港大學(xué)陳清泉、上海工業(yè)大學(xué)江建中教授等提出了一種爪極式混合勵磁同步電機(jī)。該電機(jī)的外定子與普通電機(jī)的定子類似，槽中嵌有多相對稱繞組，轉(zhuǎn)子采用爪極結(jié)構(gòu)，在相鄰的兩個爪極之間放置永磁體，在內(nèi)定子上放有環(huán)形直流勵磁繞組。由于直流勵磁繞組置于由爪極的內(nèi)、外單元所形成的區(qū)域內(nèi)，空間利用率高，結(jié)構(gòu)緊湊。但由于存在軸向磁路，電勵磁效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種不存在軸向/徑向磁路和附加氣隙，漏磁小，電勵磁效率高，且便于電機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，達(dá)到最佳節(jié)能效果的混合勵磁同步電機(jī)。
本發(fā)明的混合勵磁同步電機(jī)的構(gòu)成是在機(jī)殼內(nèi)裝有共轉(zhuǎn)軸和具有相同轉(zhuǎn)子極對數(shù)的永磁同步電機(jī)和電勵磁同步電機(jī)，電勵磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子上設(shè)有勵磁繞組，在轉(zhuǎn)軸上還設(shè)有一對電刷和一對滑環(huán)，永磁勵磁同步電機(jī)和電勵磁同步電機(jī)定子電樞繞組串聯(lián)連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本混合勵磁同步電機(jī)具有如下特點(1)根據(jù)應(yīng)用場合，可以調(diào)整電勵磁與永磁部分鐵芯長度的比例。便于實現(xiàn)電機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，達(dá)到最佳的節(jié)能效果。
(2)勵磁電流可以雙向控制，可適應(yīng)寬的運(yùn)行速度要求。
(3)與現(xiàn)有的混合勵磁電機(jī)相比，不存在軸向磁路和附加氣隙，電勵磁效率高。


圖1是混合勵磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)號名稱1、機(jī)殼；2、定子，3、電樞繞組；4、轉(zhuǎn)子；5、勵磁繞組；6、電刷；7、滑環(huán)；8、轉(zhuǎn)軸；9、永磁體；10、電樞繞組。
具體實施例方式
由圖1可知，本發(fā)明的混合勵磁同步電機(jī)的組成是，由左邊的永磁勵磁同步電機(jī)和右邊的電勵磁同步電機(jī)兩部分組成。兩部分電機(jī)裝在同一轉(zhuǎn)軸8上，具有相同的轉(zhuǎn)子極對數(shù)，電勵磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子4上設(shè)有勵磁繞組5，在轉(zhuǎn)軸8上還設(shè)有一對電刷6和一對滑環(huán)7，為勵磁繞組提供勵磁電源，永磁勵磁同步電機(jī)定子上的電樞繞組10和電勵磁同步電機(jī)定子上的電樞繞組3串聯(lián)連接，兩部分同步電機(jī)的定子鐵芯疊片也具有相同的尺寸。
混合勵磁同步電機(jī)的工作原理混合勵磁同步電機(jī)既可以作為發(fā)電機(jī)，也可以作為電動機(jī)。混合勵磁同步發(fā)電機(jī)工作原理同步電機(jī)具有電勢表達(dá)式e＝Ceφ·n (1)對于混合勵磁發(fā)電機(jī)，其氣隙磁場由電勵磁氣隙磁場與永磁氣隙磁場共同產(chǎn)生。
當(dāng)混合勵磁同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速較低，而負(fù)載較大時，僅僅依靠永磁部分，發(fā)電機(jī)的電勢將較小，不能維持一定的輸出電壓。這時，通過電刷和滑環(huán)向電勵磁部分提供勵磁電源，使電勵磁磁場起到增強(qiáng)氣隙磁場的作用。相當(dāng)于式(1)中的φ得以增大，提高了發(fā)電機(jī)的電勢，從而保證輸出電壓符合負(fù)載要求。
當(dāng)混合勵磁同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高，而負(fù)載較小時，僅有永磁部分工作，發(fā)電機(jī)的電勢將過大。這時，電勵磁繞組的電流方向可以反向，使電勵磁磁場起到削弱氣隙磁場的作用，相當(dāng)于式(1)中的φ得以減小，降低了發(fā)電機(jī)的電勢，從而保證一定的輸出電壓。
混合勵磁同步電動機(jī)工作原理同步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為Te＝CTφ·I (2)電動機(jī)中低速運(yùn)行時，為了使電機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大，除了電源提供最大的電樞電流外，電勵磁繞組也要通以電流，使勵磁電流產(chǎn)生的磁場起到增強(qiáng)氣隙磁場的作用。
電動機(jī)轉(zhuǎn)速增加到一定數(shù)值后，若維持同樣的勵磁磁場，由于反電勢的影響(見式(1))，電樞電流會電樞電流會逐漸下降，電動機(jī)的輸入電功率會降低。這時，必須削弱勵磁磁場，才能維持電樞電流不變，以使電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以達(dá)到很高的數(shù)值。對于混合勵磁同步電動機(jī)，首先可以逐漸減小勵磁電流(直至0)來滿足削弱勵磁磁場的要求；若轉(zhuǎn)速進(jìn)一步升高，電勵磁繞組中的電流可以反向，從而使勵磁磁場進(jìn)一步減小，實現(xiàn)電動機(jī)寬的調(diào)速區(qū)間。
混合勵磁同步電機(jī)的優(yōu)點(1)永磁體部分鐵芯長度占的比例大，可以減小勵磁功率，實現(xiàn)高效率運(yùn)行。兩者的比例不同，電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)范圍不同。
(2)與常規(guī)永磁電機(jī)相比，由于電勵磁電流可以正反向調(diào)節(jié)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行可輸出恒定電壓；電動機(jī)運(yùn)行可以達(dá)到很寬的恒功率范圍。而且電勵磁繞組弱磁需要的電功率較常規(guī)永磁電機(jī)借電樞電流弱磁消耗的功率要小，有利于節(jié)約電能。
權(quán)利要求
1.一種混合勵磁同步電機(jī)，其特征在于在機(jī)殼(1)內(nèi)裝有共轉(zhuǎn)軸和具有相同轉(zhuǎn)子極對數(shù)的永磁勵磁同步電機(jī)和電勵磁同步電機(jī)，電勵磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子(4)上設(shè)有勵磁繞組(5)，在轉(zhuǎn)軸(8)還裝有一對電刷(6)和一對滑環(huán)(7)，永磁勵磁同步電機(jī)定子電樞繞組(10)與電勵磁同步電機(jī)定子電樞繞組(3)串聯(lián)連接。
全文摘要
涉及一種混合勵磁同步電機(jī)，其構(gòu)成是由永磁勵磁同步電機(jī)和電勵磁同步電機(jī)兩部分組成，置于機(jī)殼(1)內(nèi)，電勵磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子(4)上設(shè)有勵磁繞組(5)，在轉(zhuǎn)軸(8)上裝有一對電刷(6)和滑環(huán)(7)，永磁勵磁同步電機(jī)定子電樞繞組(10)與電勵磁同步電機(jī)定子電樞繞組(3)串聯(lián)連接。本混合勵磁同步電機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)相比，不存在軸向/徑向磁路和附加氣隙，漏磁小，電勵磁效率高，便于電機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，達(dá)到最佳節(jié)能效果。勵磁電流可雙向控制，適應(yīng)寬的運(yùn)行速度要求。
文檔編號H02K16/02GK1545188SQ20031010634
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月19日
發(fā)明者嚴(yán)仰光, 陳志輝 申請人:南京航空航天大學(xué)