專利名稱：并聯(lián)磁路混合勵磁永磁電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機領(lǐng)域,涉及一種永磁電機。
背景技術(shù)：
永磁電機具有高效率、高功率密度、結(jié)構(gòu)簡單以及運行可靠等諸多優(yōu)點。因此，永磁電機在工業(yè)、民用、軍事以及航空航天等領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛，如電動汽車用驅(qū)動電機、空調(diào)壓縮機、風(fēng)力發(fā)電機、移動供電電源以及航天飛行器中的發(fā)電機。然而，對于永磁電機而言，氣隙磁場由永磁體的性能決定，使得永磁電機的氣隙磁場難以調(diào)節(jié)。當永磁電機作發(fā)電機使用時，其端電壓會隨負載大小、負載性質(zhì)或者原動機轉(zhuǎn)速等因素變化而變化，從而影響永磁發(fā)電機輸出電壓的質(zhì)量；當永磁電機作電動機使用時，難以獲得寬廣的調(diào)速范圍。因此，永磁電機氣隙磁場難以調(diào)節(jié)的缺點又在一定程度上限制了永磁電機的廣泛應(yīng)用和推廣。通過在永磁電機內(nèi)部增加電勵磁的方式形成的混合勵磁永磁電機成功地解決了永磁電機氣隙磁場調(diào)節(jié)困難的問題。經(jīng)過國內(nèi)外學(xué)者多年的研究，已經(jīng)取得了一定的研究成果，提出了近30種混合勵磁永磁電機結(jié)構(gòu)。在這些混合勵磁永磁電機中，有些混合勵磁永磁電機除了存在徑向磁場外，還存在軸向磁場，因而增加了電機磁路長度，使得電機軸向長度不宜太長。有些混合勵磁永磁電機是由一臺永磁同步電機和一臺電勵磁同步電機組成，兩臺電機在磁路上相互獨立，從而降低了電機的功率密度。有些混合勵磁永磁電機除了存在工作主氣隙，還存在附加氣隙，從而降低了電機的效率，同時電機結(jié)構(gòu)也變得復(fù)雜。

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，提供一種無軸向磁場和無附加氣隙的并聯(lián)磁路混合勵磁永磁電機。本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。本發(fā)明所述的并聯(lián)磁路混合勵磁永磁電機，包括一機殼(1)，機殼(I)內(nèi)裝有由定子鐵心(2)、定子繞組(3)組成的定子和由永磁體(4)、轉(zhuǎn)軸(6)、轉(zhuǎn)子鐵心(7)、轉(zhuǎn)子勵磁繞組(8)組成的轉(zhuǎn)子；定子繞組(3)分布于定子鐵心(2)上沿圓周方向開設(shè)的槽(9)中，轉(zhuǎn)子鐵心(7)上布置有永磁體(4)和轉(zhuǎn)子勵磁繞組(8)。所述的永磁體(4)建立的永磁磁動勢源和所述的轉(zhuǎn)子勵磁繞組(8)建立的電勵磁磁動勢源在磁路上并聯(lián)。所述的定子繞組(3)可以為三相繞組，也可以為單相或者多相繞組；可以為整數(shù)槽繞組，也可以為分數(shù)槽繞組。所述的定子繞組(3)為整數(shù)槽繞組或者分數(shù)槽繞組。所述的轉(zhuǎn)子勵磁繞組(8)可以是集中繞組，也可以為分布繞組。所述的轉(zhuǎn)子永磁體(4)的數(shù)量可以根據(jù)需要任意設(shè)置。所述的轉(zhuǎn)子極對數(shù)與定子繞組(3)的極對數(shù)相同。所述的轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)或者放置于定子外。
本發(fā)明的并聯(lián)磁路混合勵磁永磁電機定子上布置一套定子繞組(3)，用于機電能量轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)子上不僅有永磁體(4)，而且布置了轉(zhuǎn)子勵磁繞組(8)，永磁體(4)建立的永磁磁動勢和轉(zhuǎn)子勵磁繞組(8)建立的電勵磁磁動勢在磁路上并聯(lián)。轉(zhuǎn)子極對數(shù)與定子繞組(3)極對數(shù)相同。定子繞組(3)與永磁體(4)和轉(zhuǎn)子勵磁繞組(8)相對應(yīng)，產(chǎn)生電磁感應(yīng)作用，相當于一臺旋轉(zhuǎn)磁極的同步發(fā)電機。轉(zhuǎn)子勵磁繞組(8)產(chǎn)生的電勵磁磁動勢用于調(diào)節(jié)電機的氣隙磁場，從而達到調(diào)節(jié)定子繞組(3)電壓的目的。本發(fā)明的并聯(lián)磁路混合勵磁永磁電機具有如下特點。1、勵磁磁場主要由永磁體建立，轉(zhuǎn)子勵磁繞組僅用于實現(xiàn)氣隙磁場的輔助調(diào)節(jié)，可以充分發(fā)揮永磁體的作用。2、通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵磁繞組電流可以方便地調(diào)節(jié)電機的氣隙磁場，解決了永磁電機氣隙磁場調(diào)節(jié)困難的問題。3、永磁磁動勢和電勵磁磁動勢在磁路上并聯(lián)，調(diào)節(jié)氣隙磁場所需的勵磁電流較小，保持了永磁電機的高效率。4、轉(zhuǎn)子永磁磁動勢和電勵磁磁動勢產(chǎn)生的磁通流經(jīng)相同的電機鐵心,材料利用率高，保持了永磁電機的高功率密度。5、與普通永磁同步電機結(jié)構(gòu)相似，不存在軸向磁路和附加氣隙，具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點。


圖1是圖2的A-A截面圖，為并聯(lián)磁路混合勵磁永磁電機結(jié)構(gòu)示意圖。其中I為機殼，2為定子鐵心,3為定子繞組,4為永磁體,5為軸承,6為轉(zhuǎn)軸,7為轉(zhuǎn)子鐵心,8為轉(zhuǎn)子勵磁繞組。圖2是圖1中電機截面圖，以4極為例。其中2為定子鐵心，3為定子繞組，4為永磁體，6為轉(zhuǎn)軸，7為轉(zhuǎn)子鐵心，8為轉(zhuǎn)子勵磁繞組，9為定子鐵心上布置繞組的槽。圖3是永磁體單獨作用產(chǎn)生的磁力線示意圖，以4極為例。圖4是勵磁繞組單獨作用產(chǎn)生的磁力線示意圖，以4極為例。圖5是永磁體和勵磁繞組共同作用產(chǎn)生的磁力線示意圖，以4極為例。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例。由圖1、2可知，本發(fā)明的并聯(lián)磁路混合勵磁永磁電機，包括機殼I，機殼I內(nèi)配置有定子鐵心2，定子鐵心2上沿圓周方向開槽9，槽9內(nèi)布置有定子繞組3。機殼I與定子鐵心2固定不動。機殼I內(nèi)配置有轉(zhuǎn)軸6，轉(zhuǎn)軸6通過軸承5與機殼I連接。轉(zhuǎn)軸6上配置轉(zhuǎn)子鐵心7，轉(zhuǎn)子鐵心7上布置有永磁體4和轉(zhuǎn)子勵磁繞組8。永磁體4、轉(zhuǎn)子鐵心7與轉(zhuǎn)子勵磁繞組8可一起隨著轉(zhuǎn)軸6在定子鐵心2內(nèi)旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的工作原理是以發(fā)電機為例，轉(zhuǎn)子永磁體4和直流電流流過轉(zhuǎn)子勵磁繞組8均建立相對于轉(zhuǎn)子鐵心7靜止的磁場，該磁場相對于定子鐵心2和定子繞組3為同步速旋轉(zhuǎn)，在定子繞組3中感應(yīng)同步頻率的電動勢，定子繞組3與外部電路相聯(lián)就可以向外輸出能量。下面參照圖2、圖3和圖4來具體說明本發(fā)明的氣隙磁場調(diào)節(jié)原理。由圖2可知，轉(zhuǎn)子每個磁極上均布置了永磁體4，稱之為永磁磁極；永磁體4產(chǎn)生的磁通路徑從永磁磁極N極出發(fā)，經(jīng)過氣隙、定子齒、定子軛、定子齒、氣隙、永磁磁極S極、轉(zhuǎn)子鐵心，最后回到永磁磁極N極，形成閉合磁回路，圖3中畫出了永磁體單獨作用產(chǎn)生的磁力線示意圖。永磁體4的兩側(cè)均是轉(zhuǎn)子鐵心，稱之為鐵磁磁極，由于永磁體的磁導(dǎo)率接近空氣，使得電勵磁繞組產(chǎn)生的磁通只流經(jīng)永磁體兩側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵心；轉(zhuǎn)子勵磁繞組8產(chǎn)生的磁通路徑從鐵磁磁極N極出發(fā)，經(jīng)過氣隙、定子齒、定子軛、定子齒、氣隙、鐵磁磁極S極、轉(zhuǎn)子鐵心，最后回到鐵磁磁極N極，形成閉合磁回路，圖4畫出了轉(zhuǎn)子勵磁繞組8單獨作用產(chǎn)生的磁力線示意圖，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵磁繞組8中電流大小就可以調(diào)節(jié)鐵磁磁極的氣隙磁場強弱。當在轉(zhuǎn)子勵磁繞組8中輸入正向勵磁電流時,轉(zhuǎn)子勵磁繞組8在鐵磁磁極建立的氣隙磁場方向與永磁體建立的氣隙磁場方向相同，從而使電機的氣隙磁場增大，如圖5所不，當改變勵磁電流的方向時，轉(zhuǎn)子勵磁繞組8在鐵磁磁極建立的氣隙磁場方向與永磁體建立的氣隙磁場方向相反，從而使電機的氣隙磁場減?。惠斎氲膭畲烹娏髟酱?，氣隙磁場調(diào)節(jié)范圍就越寬；因此，通過改變轉(zhuǎn)子勵磁繞組8中電流大小和方向就可以調(diào)節(jié)電機鐵磁磁極的氣隙磁場大小和方向，以達到調(diào)節(jié)發(fā)電機氣隙磁場和端電壓的作用。本發(fā)明用作發(fā)電機時，定子繞組3與負載相連，用作電動機時，定子繞組3與驅(qū)動電源相連。轉(zhuǎn)子勵磁繞組8可以是集中繞組，也可以為分布繞組。
權(quán)利要求
1.并聯(lián)磁路混合勵磁永磁電機，包括機殼(I)，其特征是機殼(I)內(nèi)裝有由定子鐵心(2)、定子繞組(3)組成的定子和由永磁體(4)、轉(zhuǎn)軸￠)、轉(zhuǎn)子鐵心(7)、轉(zhuǎn)子勵磁繞組(8) 組成的轉(zhuǎn)子，定子繞組(3)分布于定子鐵心(2)上沿圓周方向開設(shè)的槽(9)中，轉(zhuǎn)子鐵心(7) 上布置有永磁體(4)和轉(zhuǎn)子勵磁繞組(8)，所述的永磁體(4)建立的永磁磁動勢源和所述的轉(zhuǎn)子勵磁繞組(8)建立的電勵磁磁動勢源在磁路上并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征是所述的定子繞組(3)為三相繞組、單相或者多相繞組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征是所述的定子繞組(3)為整數(shù)槽繞組或者分數(shù)槽繞組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征是所述的轉(zhuǎn)子勵磁繞組(8)為集中繞組或者分布繞組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征是所述的永磁體(4)的數(shù)量根據(jù)需要設(shè)置。 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征是所述的轉(zhuǎn)子極對數(shù)與定子繞組(3)的極對數(shù)相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征是所述的轉(zhuǎn)子極對數(shù)與定子繞組(3)的極對數(shù) 相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征是所述的轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)或者放置于定子外。
全文摘要
并聯(lián)磁路混合勵磁永磁電機，包括機殼，機殼內(nèi)裝有由定子鐵心、定子繞組組成的定子和由永磁體、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心、勵磁繞組組成的轉(zhuǎn)子；定子繞組分布于定子鐵心上沿圓周方向開設(shè)的槽中，轉(zhuǎn)子鐵心上布置有永磁體和勵磁繞組，所述的永磁體和勵磁繞組建立的磁動勢在磁路上并聯(lián)。通過調(diào)節(jié)勵磁繞組的電流可以方便地調(diào)節(jié)鐵磁磁極的氣隙磁場，以實現(xiàn)電機氣隙磁場的調(diào)節(jié)。本發(fā)明永磁磁動勢和電勵磁磁動勢在磁路上并聯(lián)，所需的勵磁電流較小，保持了永磁電機的高效率；兩種勵磁磁動勢產(chǎn)生的磁通流經(jīng)相同的電機鐵心，材料利用率高，保持了永磁電機的高功率密度；結(jié)構(gòu)與普通永磁同步電機類似，不存在軸向磁路和附加氣隙，具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點。
文檔編號H02K21/12GK103051133SQ20121057257
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者夏永洪, 黃劭剛, 陳瑛, 張景明 申請人:南昌大學(xué)