專利名稱：混合勵(lì)磁雙凸極永磁同步電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的混合勵(lì)磁雙凸極永磁同步電機(jī)屬電機(jī)類的交/直流電機(jī)。
背景技術(shù)：
電勵(lì)磁同步電機(jī)由于可以方便地調(diào)節(jié)直流勵(lì)磁，且調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的直流勵(lì)磁容量較小，所以在磁場(chǎng)調(diào)節(jié)方面具有永磁電機(jī)達(dá)不到的優(yōu)勢(shì)。而永磁(Permanent Magnet，PM)電機(jī)由于取消了電刷、滑環(huán)裝置也具有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小等，但PM電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)是由磁鋼和磁路磁導(dǎo)決定的，在運(yùn)行中幾乎保持恒定，調(diào)節(jié)困難，這在很大程度上限制了PM電機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用。
混合勵(lì)磁電機(jī)(HEM，Hybrid Excitation Machine)存在2個(gè)磁勢(shì)源。電機(jī)氣隙磁場(chǎng)的主要部分由永磁磁鐵建立，而電壓調(diào)節(jié)所需的磁場(chǎng)變化部分靠輔助的電勵(lì)磁繞組來(lái)實(shí)現(xiàn)。與PM電機(jī)比較，它具有調(diào)整氣隙磁密的能力。因此，它綜合了永磁電機(jī)和電勵(lì)磁電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了兩者各自的缺陷。
HEM電機(jī)大約有7種拓?fù)?，可分為混合?lì)磁同步電機(jī)(HybridExcitation Synchronous Machine，HESM)和混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)(Hybrid Excitation Doubly Salient Machine，HEDSM)1混合勵(lì)磁同步電機(jī)HESM是在永磁同步電機(jī)的基礎(chǔ)上附加電勵(lì)磁繞組構(gòu)成的，有6種結(jié)構(gòu)1.1爪極電勵(lì)磁永磁同步電機(jī)爪極電勵(lì)磁永磁同步電機(jī)(Permanent Magnet SynchronousMachine With Claw Pole Field Excitation，PSCPF)拓?fù)涫窃谟来磐诫姍C(jī)的基礎(chǔ)上加上爪極結(jié)構(gòu)的電勵(lì)磁部分而構(gòu)成的，如圖1所示。它的轉(zhuǎn)子部分與徑向磁化結(jié)構(gòu)稀土永磁轉(zhuǎn)子類似，稀土永磁體外裝有由導(dǎo)磁體極靴和非導(dǎo)磁體間隔焊成的緊圈，它是爪極轉(zhuǎn)子的一部分，爪極部分的電勵(lì)磁繞組及其導(dǎo)磁支架固定不動(dòng)，由于電勵(lì)磁磁路存在非工作氣隙δ1和δ2，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)刷勵(lì)磁。
工作時(shí)，勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的磁通經(jīng)導(dǎo)磁支架的內(nèi)圓筒(軸向)→導(dǎo)磁支架底部(徑向)→導(dǎo)磁支架外圓筒(軸向)→非工作氣隙δ1(徑向)→水平磁極(軸向)→氣隙δ(徑向)→定子鐵心(徑向)→氣隙δ(徑向)→爪極磁極N極(徑向)→導(dǎo)磁軸套(軸向)→非工作氣隙δ2(徑向)→導(dǎo)磁支架內(nèi)圓筒形成磁路。永磁體產(chǎn)生的磁通經(jīng)爪極磁極N極→氣隙δ(徑向)→定子鐵心→氣隙δ(徑向)→爪極水平磁極→永磁體→轉(zhuǎn)子鐵心→永磁體S極。勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)增強(qiáng)或減弱氣隙磁通。在這種結(jié)構(gòu)中，兩種磁勢(shì)是并聯(lián)關(guān)系，勵(lì)磁繞組放置在定子上，省去了滑環(huán)、電刷。但它的電勵(lì)磁部分為爪極結(jié)構(gòu)，附加氣隙多，磁路長(zhǎng)漏磁大，永磁磁路和電勵(lì)磁磁路耦合較強(qiáng)。電勵(lì)磁的磁通路徑中既存在軸向磁路，又存在徑向磁路，因此在這種結(jié)構(gòu)中，電機(jī)不宜細(xì)長(zhǎng)。PSCPF電機(jī)主要被用作發(fā)電機(jī)使用。
磁路獨(dú)立轉(zhuǎn)子混合勵(lì)磁電機(jī)，減少了永磁和電勵(lì)磁間的耦合，結(jié)構(gòu)上同圖1的基本相同，但在永磁和電勵(lì)磁之間加入了隔磁環(huán)，使得電勵(lì)磁部分和永磁部分各自獨(dú)立。
1.2順極式混合勵(lì)磁同步電機(jī)順極式混合勵(lì)磁同步電機(jī)(Consequent Pole Permanent MagnetHybrid Excitation Machine，CPPM)是英國(guó)學(xué)者Spooner提出的一種電機(jī)，日本、美國(guó)學(xué)者隨后對(duì)這種新的結(jié)構(gòu)(圖2)進(jìn)行了研究。定子電樞繞組為三相對(duì)稱繞組，定子被環(huán)形直流勵(lì)磁繞組分成兩部分，定子兩段鐵心由其外的背軛在機(jī)械和電磁上相連接；轉(zhuǎn)子分成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(cuò)排列，且兩端的N、S永磁體極和鐵心極也相互錯(cuò)開。轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸間為導(dǎo)磁性能好的轉(zhuǎn)子背軛，用于轉(zhuǎn)子的軸向?qū)Т拧?br> 徑向/軸向磁場(chǎng)CPPM電機(jī)中，永磁體產(chǎn)生的磁通路徑為N極磁體(徑向)→氣隙(徑向)→定子鐵心(徑向)→定子背軛(軸向)→定子鐵心(徑向)→氣隙(徑向)→S極磁體(徑向)→轉(zhuǎn)子鐵心(徑向)→轉(zhuǎn)子背軛(軸向)→轉(zhuǎn)子鐵心(徑向)→N極磁體(徑向)；當(dāng)勵(lì)磁繞組通電流時(shí)，勵(lì)磁電流所產(chǎn)生的電勵(lì)磁磁通路徑為定子鐵心(徑向)→定子背軛(軸向)→定子鐵心(徑向)→氣隙(徑向)→轉(zhuǎn)子鐵心極(徑向)→轉(zhuǎn)子鐵心(徑向)→轉(zhuǎn)子背軛(軸向)→轉(zhuǎn)子鐵心(徑向)→轉(zhuǎn)子鐵心極(徑向)→氣隙(徑向)→定子鐵心(徑向)→定子背軛。這兩個(gè)磁勢(shì)源的磁路可以認(rèn)為是相對(duì)獨(dú)立的，兩者并聯(lián)提供工作磁通，共同作用形成電機(jī)的主磁場(chǎng)。
這種結(jié)構(gòu)的電機(jī)為徑向/軸向混合結(jié)構(gòu)磁路，兩種磁勢(shì)屬于并聯(lián)關(guān)系，附加氣隙多，磁路磁阻較大，故適宜為短而粗的結(jié)構(gòu)。它既可用作發(fā)電機(jī)，也可用作電動(dòng)機(jī)。
2002年，美國(guó)學(xué)者Lipo針對(duì)軸向磁通環(huán)形繞組永磁電機(jī)(AxialFlux Toroidally-wound PM Machine，AFTPM)電機(jī)的弱磁運(yùn)行問(wèn)題提出了CPPM電機(jī)的一種新的方案，如圖3示。
該電機(jī)由二個(gè)環(huán)形定子鐵心(其中嵌有多相電樞繞組)、二個(gè)盤式轉(zhuǎn)子和一個(gè)直流勵(lì)磁繞組構(gòu)成。直流勵(lì)磁繞組放置在內(nèi)外環(huán)形定子之間。兩個(gè)盤式轉(zhuǎn)子表面被分成內(nèi)圈和外圈，上面交錯(cuò)排列著永磁極和鐵心形成的中間極。永磁極被軸向安裝在兩片轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面，永磁極的N極如果被放在轉(zhuǎn)子的內(nèi)圈，那么S極就被放在轉(zhuǎn)子的外圈。通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁繞組的電流，氣隙中的磁場(chǎng)就可以發(fā)生改變。
該電機(jī)的兩種磁勢(shì)是并聯(lián)關(guān)系，磁路為軸向磁路，電機(jī)不宜細(xì)長(zhǎng)。它既可用作發(fā)電機(jī)，也可用作電動(dòng)機(jī)。
1.3混合勵(lì)磁爪極電機(jī)混合勵(lì)磁爪極電機(jī)(Claw Pole WithHybrid Excitation Machine，HECP)主要有定子、轉(zhuǎn)子爪極、轉(zhuǎn)子磁軛、永磁體和勵(lì)磁繞組組成。其中定子含內(nèi)、外兩部分，外定子與普通電機(jī)的定子類似，槽中嵌有多相對(duì)稱繞組，內(nèi)定子上放有環(huán)形直流勵(lì)磁繞組。在相鄰的兩個(gè)爪極之間放置永磁體，如圖4所示。
勵(lì)磁繞組是一個(gè)環(huán)形線圈，通電后所產(chǎn)生軸向磁通經(jīng)轉(zhuǎn)子磁軛到達(dá)爪極，然后流經(jīng)氣隙、定子鐵心、氣隙和爪極，回到轉(zhuǎn)子磁軛，如此形成一個(gè)回路，在爪極表面上形成N，S間隔的極性。
爪極式混合勵(lì)磁電機(jī)中存在軸向和徑向磁通，但以徑向磁通為主，結(jié)構(gòu)上適宜短粗，不宜細(xì)長(zhǎng)。
勵(lì)磁電流所產(chǎn)生的磁通與永磁磁通在磁路上呈并聯(lián)關(guān)系，氣隙磁場(chǎng)為兩者之和。通過(guò)控制勵(lì)磁繞組中電流的大小和方向，可靈活地調(diào)節(jié)氣隙磁場(chǎng)。爪極結(jié)構(gòu)因?yàn)闃O數(shù)可做得多，所以適合于容量小、轉(zhuǎn)速低的電機(jī)。其缺點(diǎn)是有軸向磁路、漏磁大。它主要作為發(fā)電機(jī)使用。
1.4組合轉(zhuǎn)子混合勵(lì)磁電機(jī)組合轉(zhuǎn)子混合勵(lì)磁電機(jī)(Combination Rotor Hybrid ExcitationMachine，HECR)是英國(guó)學(xué)者Chalmers等在1998年提出的組合轉(zhuǎn)子混合勵(lì)磁電機(jī)，如圖5所示。電機(jī)采用普通交流電機(jī)定子，轉(zhuǎn)子則由ALA(Axially-Laminated Anisotropic)轉(zhuǎn)子和表貼式永磁轉(zhuǎn)子兩部分組合構(gòu)成。
在這種結(jié)構(gòu)中，永磁通和電勵(lì)磁磁通各自具有不同的物理磁路——永磁通只在永磁段的磁路中流通(徑向)，電勵(lì)磁磁通只在磁阻段中流通(徑向)，“弱磁”表現(xiàn)為一種合成的效果，在定子鐵心的硅鋼片中，并不存在真正的磁場(chǎng)削弱。因此，在低速運(yùn)行時(shí)，磁阻部分基本上不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，從而導(dǎo)致了較低的電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度，而高速“弱磁”運(yùn)行時(shí)，永磁段的磁通基本不變，磁阻段的磁通則隨“弱磁”程度的增大而增大，從而導(dǎo)致鐵磁損耗隨速度增大，永磁體直接暴露在電樞之下，也容易使其產(chǎn)生不可恢復(fù)的去磁。
組合轉(zhuǎn)子混合勵(lì)磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的兩個(gè)部分之間用空氣隙隔開，相當(dāng)于隔磁環(huán)，使得兩部分磁路彼此獨(dú)立，每一部分的磁路均為徑向的。兩部分磁勢(shì)并聯(lián)，長(zhǎng)度視電機(jī)要求適當(dāng)選取。它既可用作發(fā)電機(jī)，也可用作電動(dòng)機(jī)。
1.5同步/永磁混合勵(lì)磁電機(jī)同步/永磁混合勵(lì)磁電機(jī)(Synchronous/permanent Magnet HybridMachine，SynPM)電機(jī)是美國(guó)學(xué)者Lipo 2000年提出的，如圖6所示。它的轉(zhuǎn)子上既有永磁極(4極)又有勵(lì)磁極(2極)，定子仍為傳統(tǒng)的多相電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)。通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，SynPM電機(jī)不僅氣隙磁場(chǎng)發(fā)生變化，而且極數(shù)也可以從6極變?yōu)?極。
在這種結(jié)構(gòu)中，兩種磁勢(shì)為并聯(lián)關(guān)系，永磁體產(chǎn)生的磁通有兩條路徑，一是通過(guò)與它相鄰的永磁體，另一條是通過(guò)與它相鄰的電勵(lì)磁磁極。而電勵(lì)磁產(chǎn)生的磁通主要在兩個(gè)勵(lì)磁繞組之間流通。但不管是永磁體還是勵(lì)磁繞組，兩者產(chǎn)生的磁場(chǎng)均為徑向磁場(chǎng)。由于勵(lì)磁繞組在轉(zhuǎn)子上，故電機(jī)中有電刷和滑環(huán)。它既可用作發(fā)電機(jī)，也可用作電動(dòng)機(jī)。
1.6環(huán)形定子橫向磁通電機(jī)環(huán)形定子橫向磁通電機(jī)(Toroidal-Stator Transverse-Fluxmachine，TSTF)是英國(guó)學(xué)者1989年提出的一種HESM拓?fù)?，結(jié)構(gòu)如圖7所示。
在這種結(jié)構(gòu)中，永磁體和勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的均為軸向磁場(chǎng)，兩種磁勢(shì)屬于并聯(lián)關(guān)系。勵(lì)磁繞組在定子上，省去了滑環(huán)和電刷。結(jié)構(gòu)上宜短粗。它既可用作發(fā)電機(jī)，也可用作電動(dòng)機(jī)。
2混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)雙凸極永磁電機(jī)(Doubly Salient Permanent Magnet Motor，簡(jiǎn)稱DSPM)和雙凸極電勵(lì)磁電機(jī)(Doubly Salient Excitation Motor，簡(jiǎn)稱DSEM)是隨著功率電子學(xué)和微電子學(xué)的發(fā)展出現(xiàn)的新型交流調(diào)速系統(tǒng)。它的定、轉(zhuǎn)子均為凸極齒槽結(jié)構(gòu)，定子上裝有集中繞組，轉(zhuǎn)子無(wú)繞組。雙凸極電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固。
但在高速運(yùn)行時(shí)，它將產(chǎn)生過(guò)高的永磁感應(yīng)電勢(shì)，因此為了維持恒定的功率輸出，應(yīng)設(shè)法減少氣隙中的磁場(chǎng)。
1995年，美國(guó)學(xué)者Lipo在DSPM電機(jī)內(nèi)加入了勵(lì)磁繞組，提出了混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)(Hybrid Excitation Doubly Salient Machine，HEDSM)，如圖8所示。它的PM和直流勵(lì)磁控制繞組在定子上，轉(zhuǎn)子是一個(gè)簡(jiǎn)單的疊片形狀，直流線圈產(chǎn)生的磁通與永磁磁通有相同的路徑，兩個(gè)磁勢(shì)源為串聯(lián)磁勢(shì)方式，因此控制直流電流的大小和方向可以產(chǎn)生增磁或弱磁效應(yīng)。它保留了雙凸極永磁電機(jī)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、繞組端部短、用銅省、電阻小等特點(diǎn)。由于勵(lì)磁繞組安裝在定子上，所以不需要滑環(huán)、電刷裝置，提高了可靠性。HEDSM既可用作發(fā)電機(jī)，也可用作電動(dòng)機(jī)。
2004年出現(xiàn)了一種新的混合勵(lì)磁電機(jī)，如圖9所示，它把DSPM和DSEM組合在一起，兩個(gè)電機(jī)共用一個(gè)機(jī)殼和轉(zhuǎn)軸，左右放置，中間用氣隙隔開，形成了一種新的混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)。在這種電機(jī)中，勵(lì)磁繞組安裝在定子上，省去了滑環(huán)和電刷；兩種磁勢(shì)源屬并聯(lián)磁勢(shì)關(guān)系，減小了永磁體的去磁的可能性。但這種電機(jī)只能作為直流電機(jī)，而不能用于交流，專利申請(qǐng)?zhí)?200310106346.1)。
綜上所述，混合勵(lì)磁電機(jī)有2種第一種是混合勵(lì)磁同步電機(jī)；第二種是混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)，它只能用于直流電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種交/直流共用且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單功率密度大的混合勵(lì)磁電機(jī)。
本發(fā)明的混合勵(lì)磁雙凸極永磁同步電機(jī)，由電磁式雙凸極電機(jī)和永磁式同步電機(jī)組合而成，電磁式雙凸極電機(jī)在左(或右)側(cè)，永磁同步電機(jī)在右(或左)側(cè)，共用殼體和轉(zhuǎn)軸，兩電機(jī)的電樞和轉(zhuǎn)子互相獨(dú)立，中間用氣隙隔開。兩部分的長(zhǎng)度可以相等，也可以不等。
電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)部分的定子與轉(zhuǎn)子均由硅鋼片疊壓而成，定子齒均勻分布，定子齒頂寬等于槽口寬，定子齒上套裝集中電樞繞組和勵(lì)磁繞組，每相電樞繞組既可以串聯(lián)，也可以并聯(lián)；轉(zhuǎn)子齒頂寬可等于或稍大于定子齒寬。轉(zhuǎn)子上無(wú)繞組。
永磁同步電機(jī)定子鐵心由硅鋼片疊壓而成，定子齒上套裝電樞繞組，電樞繞組可以是集中繞組，也可以是分布繞組，每相電樞繞組既可以串聯(lián)，也可以并聯(lián)；轉(zhuǎn)子可用切向、徑向或Halbach陣列磁鋼等結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的混合勵(lì)磁雙凸極永磁同步電機(jī)，電樞繞組由電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的電樞繞組和永磁同步電機(jī)的電樞繞組串聯(lián)構(gòu)成。
本發(fā)明的混合勵(lì)磁雙凸極永磁同步電機(jī)，可以是三相電機(jī)，也可以是多相電機(jī)；可以是直流電機(jī)，也可以是交流電機(jī)。
本發(fā)明的混合勵(lì)磁雙凸極永磁同步電機(jī)，永磁同步電機(jī)的極對(duì)數(shù)和電勵(lì)磁雙凸極的轉(zhuǎn)子齒數(shù)相同。調(diào)節(jié)電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)勵(lì)磁電流的大小和方向即可改變電樞磁場(chǎng)的大小和方向，電機(jī)的相電勢(shì)即可得到調(diào)節(jié)。改變電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)和永磁同步電機(jī)在軸向方向的長(zhǎng)度比例，電機(jī)電勢(shì)的幅值相應(yīng)地會(huì)發(fā)生變化。
本發(fā)明的混合勵(lì)磁雙凸極永磁同步電機(jī)同現(xiàn)有混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的顯著區(qū)別在于它不僅可作為交流電機(jī)，而且也可作為直流電機(jī)。


圖1是爪極電勵(lì)磁永磁同步電機(jī)示意圖。
圖2是徑向/軸向CPPM電機(jī)示意圖。
圖3是軸向磁場(chǎng)的CPPM電機(jī)示意圖。
圖4是轉(zhuǎn)子爪極與磁鋼的示意圖。
圖5是組合轉(zhuǎn)子混合勵(lì)磁電機(jī)示意圖。
圖6是SynPM電機(jī)示意圖。
圖7是環(huán)形定子橫向磁通電機(jī)示意圖。
圖8、9是混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)示意圖。
圖10是混合勵(lì)磁雙凸極永磁同步電機(jī)截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11是三相混合勵(lì)磁雙凸極永磁同步電機(jī)的側(cè)剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12是電樞繞組聯(lián)接方式示意圖。
圖10～11中的標(biāo)號(hào)及符號(hào)說(shuō)明1為電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的定子，2為電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的勵(lì)磁繞組，3為永磁同步電機(jī)的定子，4為電勵(lì)磁電機(jī)的電樞繞組，5為永磁同步電機(jī)的電樞繞組，6為電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的轉(zhuǎn)子，7為永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子。
A、B、C-電機(jī)電樞繞組的三相接線端；加注下標(biāo)E表示電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的電樞繞組，M表示永磁同步電機(jī)的電樞繞組；D-整流二極管；Q-開關(guān)管；Cf-濾波電容。
具體實(shí)施例方式
由于多相電機(jī)的結(jié)構(gòu)同三相電機(jī)相似，下面以三相電機(jī)為例來(lái)說(shuō)明具體的實(shí)施方式。
本發(fā)明的混合勵(lì)磁雙凸極永磁同步電機(jī)的截面結(jié)構(gòu)示意圖如圖10所示，電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)和永磁同步電機(jī)裝于同一個(gè)殼體內(nèi)，共用一根轉(zhuǎn)軸。
三相電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖10和圖11a示，定子1與轉(zhuǎn)子6均由硅鋼片疊壓而成，電機(jī)為6N/4N結(jié)構(gòu)，即定子齒數(shù)6N，轉(zhuǎn)子齒數(shù)為4N，N為正整數(shù)，如N＝1，為3相6/4結(jié)構(gòu)；N＝2，為3相12/8結(jié)構(gòu)。定子齒均勻分布，定子齒頂寬等于槽口寬，定子齒上套裝3相集中電樞繞組4和勵(lì)磁繞組2，每相電樞繞組可以串聯(lián)，也可以并聯(lián)；勵(lì)磁繞組的數(shù)量為定子的齒數(shù)被3除，定子齒數(shù)為6時(shí)，勵(lì)磁繞組數(shù)為2，定子齒數(shù)為12時(shí)，勵(lì)磁繞組數(shù)為4。
為了獲得正弦電勢(shì)，電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的轉(zhuǎn)子6采用斜齒，傾斜的角度為 P為極對(duì)數(shù)，其齒頂寬可等于或稍大于定子齒寬，轉(zhuǎn)子上無(wú)繞組。
永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖10和圖11b所示，定子鐵心3由硅鋼片疊壓而成，定子齒上套有3相電樞繞組5，每相電樞繞組可以串聯(lián)，也可以并聯(lián)，轉(zhuǎn)子7可用切向、徑向或Halbach陣列磁鋼等結(jié)構(gòu)。
永磁同步電機(jī)的極對(duì)數(shù)和電勵(lì)磁雙凸極的轉(zhuǎn)子齒數(shù)相同。電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)3相繞組AE、BE、CE的中心線應(yīng)和永磁同步電機(jī)對(duì)應(yīng)相電樞繞組的中心線重合。當(dāng)永磁同步電機(jī)的永磁體與A相對(duì)齊時(shí)，如圖11b，在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，電勵(lì)磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的中心面應(yīng)超前A相中心線 角度，如圖11a。電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的三相電樞繞組和永磁同步電機(jī)的三相電樞繞組應(yīng)串聯(lián)聯(lián)接。
作直流發(fā)電機(jī)時(shí)，電樞繞組的聯(lián)接方式如圖12a所示。三相繞組AE+AM、BE+BM、CE+CM通過(guò)D11-D16三相整流橋輸出直流電壓；作直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，電樞繞組的聯(lián)接方式如圖12b所示。直流電源通過(guò)三相逆變器把三相電送到電樞繞組AE+AM、BE+BM、CE+CM。
調(diào)節(jié)電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)勵(lì)磁電流的大小和方向即改變電樞磁場(chǎng)的大小和方向，電機(jī)的相電勢(shì)即可得到調(diào)節(jié)。改變電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)和永磁同步電機(jī)在軸向方向的長(zhǎng)度比例，電機(jī)電勢(shì)的幅值相應(yīng)地會(huì)發(fā)生變化。
權(quán)利要求
1一種混合勵(lì)磁雙凸極永磁同步電機(jī)，其特征是，電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)和永磁同步電機(jī)共轉(zhuǎn)軸置于同一個(gè)殼體內(nèi)左右放置，兩個(gè)電機(jī)的定子齒上各自套裝電樞繞組，每相電樞繞組既可串聯(lián)又可并聯(lián)，電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的定子齒上還裝有勵(lì)磁繞組，定子齒頂寬等于槽口寬，轉(zhuǎn)子無(wú)繞組；永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子嵌有切向或徑向磁鋼，或halbach陣列結(jié)構(gòu)磁鋼，兩個(gè)電機(jī)的電樞繞組相互串聯(lián)構(gòu)成本混合勵(lì)磁雙凸極永磁同步電機(jī)的電樞繞組，永磁同步電機(jī)的極對(duì)數(shù)和電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的轉(zhuǎn)子齒數(shù)相同。
2根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合勵(lì)磁雙凸極永磁同步電機(jī)，其特征是，電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用斜齒，傾斜角度為
3根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合勵(lì)磁雙凸極永磁同步電機(jī)，其特征是，電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)和永磁同步電機(jī)在軸向方向的長(zhǎng)度比例可以發(fā)生變化，改變電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)和永磁同步電機(jī)在軸向方向的長(zhǎng)度比例，可以改變電功率的調(diào)節(jié)范圍。
全文摘要
一種混合勵(lì)磁雙凸極永磁同步電機(jī)屬電機(jī)類的交/直流電機(jī)。由電磁式雙凸極電機(jī)和永磁式同步電機(jī)組合而成，兩電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子互相獨(dú)立，共用殼體和轉(zhuǎn)軸，電勵(lì)磁式雙凸極電機(jī)的定子(1)齒上套有電樞繞組(4)和勵(lì)磁繞組(2)，轉(zhuǎn)子(6)上無(wú)繞組，永磁同步電機(jī)的定子(3)齒上套有電樞繞組(5)，兩個(gè)電機(jī)的電樞繞組互相串聯(lián)。調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小和方向，電機(jī)的相電勢(shì)可得到調(diào)節(jié)。改變電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)和永磁同步電機(jī)在軸向方向的長(zhǎng)度比例，電機(jī)電勢(shì)的幅值相應(yīng)地會(huì)發(fā)生變化。它既可作3相電機(jī)，又可作多相電機(jī)；既可作交流電機(jī)，又可作直流電機(jī)。
文檔編號(hào)H02K1/14GK1658478SQ20051003814
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2005年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月19日
發(fā)明者趙朝會(huì), 朱德明, 嚴(yán)仰光, 孟小利 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)