本發(fā)明涉及的是一種軸向磁路串聯(lián)型雙端勵磁電機，屬于無刷勵磁同步電機的領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

有刷勵磁型同步發(fā)電機是主流發(fā)電機之一。但是由于有刷勵磁型同步電機的勵磁繞組安放于轉(zhuǎn)子上，需要通過電刷和滑環(huán)為電機勵磁。電刷長期與旋轉(zhuǎn)部件摩擦，使得電刷需要定期更換且有產(chǎn)生環(huán)火的危險。無刷化勵磁電機解決了電刷帶來的易于發(fā)熱、環(huán)火、噪聲大以及壽命短的問題，比起有刷勵磁電機來說可靠性更高，維護起來也更加方便。在可靠性要求高的航空電源運用場合中，在環(huán)境惡劣的采礦條件下，在易燃易爆的石油化工場所，無刷勵磁電機都得到了廣泛的應(yīng)用。因此，電機的無刷化勵磁具有重要的理論意義和實用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出的是一種軸向磁路串聯(lián)型雙端勵磁電機，其目的旨在解決存在電勵磁源的電機實現(xiàn)無刷化勵磁的問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：軸向磁路串聯(lián)型雙端勵磁電機，其特征是包括左端蓋1、左勵磁繞組2、內(nèi)隔磁環(huán)3、n極鐵心4、s極鐵心5、電樞繞組6、定子鐵心7、大隔磁環(huán)8、機殼9、轉(zhuǎn)軸10、右勵磁繞組11、右端蓋12、端蓋凸臺13；其中隔磁環(huán)3與轉(zhuǎn)軸10同心安裝，n極鐵心4與s極鐵心5安裝在內(nèi)隔磁環(huán)3上，左端蓋1和右端蓋12分別安放于轉(zhuǎn)子鐵心兩端，以附加氣隙14分別隔離端蓋凸臺13與轉(zhuǎn)子鐵心之間存在附加氣隙14；左勵磁繞組2和右勵磁繞組11中分別注入同方向的直流電，勵磁磁通由左端蓋1穿過附加氣隙14進入轉(zhuǎn)子實心n極鐵心4，穿過主氣隙15，進入定子鐵心7，與電樞繞組6匝鏈。隨后勵磁磁通再次穿過主氣隙15，通過s極鐵心5，通過附加氣隙14，到達左端蓋1，穿過機殼9，通過右端蓋12，穿過機殼9，回到左端蓋1。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，勵磁磁通切割電樞繞組6；在需要調(diào)壓時，只需改變勵磁電流的大??；機殼9內(nèi)壁安裝大隔磁環(huán)8，定子鐵心7固定于大隔磁環(huán)8的外壁。

本發(fā)明的優(yōu)點：

1）實現(xiàn)無刷化勵磁；

2）實現(xiàn)無刷勵磁無需旋轉(zhuǎn)整流器，可靠性高；

3)軸向結(jié)構(gòu)對稱，轉(zhuǎn)子重量能平均分配在軸上，不易出現(xiàn)軸偏心。

附圖說明

圖1是軸向磁路串聯(lián)型雙端勵磁電機的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是端蓋與旋轉(zhuǎn)部件安裝圖。

圖3是整體組裝圖和勵磁磁路示意圖

圖4是端蓋與勵磁繞組安裝圖。

圖5是左右端蓋和機殼連接示意圖。

圖6是旋轉(zhuǎn)部件安裝圖。

圖7是機殼、定子鐵心以及電樞繞組安裝圖。

圖中的1是左端蓋、2是左勵磁繞組、3是內(nèi)隔磁環(huán)、4是n極鐵心、5是s極鐵心、6是電樞繞組、7是定子鐵心、8是大隔磁環(huán)、9是機殼、10是轉(zhuǎn)軸、11是右勵磁繞組、12是右端蓋、13是端蓋凸臺、14是附加氣隙、15是主氣隙。

具體實施方式

軸向磁路串聯(lián)型雙端勵磁電機，其結(jié)構(gòu)是包括左端蓋1、左勵磁繞組2、內(nèi)隔磁環(huán)3、n極鐵心4、s極鐵心5、電樞繞組6、定子鐵心7、大隔磁環(huán)8、機殼9、轉(zhuǎn)軸10、右勵磁繞組11、右端蓋12、端蓋凸臺13；其中隔磁環(huán)3與轉(zhuǎn)軸10同心安裝，n極鐵心4與s極鐵心5安裝在內(nèi)隔磁環(huán)3上，左端蓋1和右端蓋12分別安放于轉(zhuǎn)子鐵心兩端，以附加氣隙14分別隔離端蓋凸臺13與轉(zhuǎn)子鐵心之間存在附加氣隙14；左勵磁繞組2和右勵磁繞組11中分別注入同方向的直流電，勵磁磁通由左端蓋1穿過附加氣隙14進入轉(zhuǎn)子實心n極鐵心4，穿過主氣隙15，進入定子鐵心7，與電樞繞組6匝鏈。隨后勵磁磁通再次穿過主氣隙15，通過s極鐵心5，通過附加氣隙14，到達左端蓋1，穿過機殼9，通過右端蓋12，穿過機殼9，回到左端蓋1。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，勵磁磁通切割電樞繞組6；在需要調(diào)壓時，只需改變勵磁電流的大??；機殼9內(nèi)壁安裝大隔磁環(huán)8，定子鐵心7固定于大隔磁環(huán)8的外壁。

所述內(nèi)隔磁環(huán)3、n極鐵心4、s極鐵心5以及轉(zhuǎn)軸10，四者同軸安裝為旋轉(zhuǎn)部件，其中n極鐵心4、s極鐵心5、左端蓋1、右端蓋12、機殼9為實心鐵心材料。

所述勵磁繞組安放于端蓋內(nèi)，勵磁繞組纏繞在端蓋凸臺13上。

所述左端蓋1和右端蓋12分別安裝于機殼9兩端。

所述n極鐵心4和s極鐵心5相對安裝，形成轉(zhuǎn)子鐵心；兩極鐵心極交錯排列，并以明顯大于定子與轉(zhuǎn)子之間的主氣隙15的氣隙隔離，以減小轉(zhuǎn)子漏磁。

所述電樞繞組均勻安放于定子鐵心7中。

所述電樞繞組12設(shè)置為集中繞組、分布繞組，單相、三相和多相，是單層繞組或雙層繞組多種形式的交流繞組；左勵磁繞組2和右勵磁繞組11為環(huán)形集中繞組，勵磁電流為直流。

所述端蓋凸臺13，用于纏繞勵磁繞組；當(dāng)勵磁繞組通入電流后，凸臺13部分形成磁極，凸臺13正對轉(zhuǎn)子鐵心。

所述端蓋與旋轉(zhuǎn)的鐵心之間通過附加氣隙14隔離，n極鐵心4和s極鐵心5無直接接觸，同軸安裝于內(nèi)隔磁環(huán)3上。

所述端蓋凸臺13與轉(zhuǎn)子鐵心之間以0.2mm-0.3mm或加工時所能達到的最小寬度的附加氣隙14隔離。

下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的技術(shù)方案。

對照附圖1，旋轉(zhuǎn)部件為內(nèi)隔磁環(huán)3、n極鐵心4、s極鐵心5以及轉(zhuǎn)軸10，四者同軸安裝。n極鐵心4、s極鐵心5、左端蓋1、右端蓋12、機殼9為實心鐵心材料。

對照附圖2，內(nèi)隔磁環(huán)3與轉(zhuǎn)軸10同心安裝，n極鐵心4與s極鐵心5安裝在內(nèi)隔磁環(huán)3上，左端蓋1和右端蓋12分別安放于轉(zhuǎn)子鐵心兩端，均為實心鐵心導(dǎo)磁材料。兩個端蓋中心的端蓋凸臺13與轉(zhuǎn)子鐵心之間存在附加氣隙。端蓋凸臺與轉(zhuǎn)子鐵心之間以0.2mm-0.3mm或加工時所能達到的最小寬度的附加氣隙14隔離。

對照附圖3，往左勵磁繞組2和右勵磁繞組11中分別注入同方向的直流電，產(chǎn)生磁通的方向相同。勵磁磁通由左端蓋1穿過附加氣隙14進入轉(zhuǎn)子實心n極鐵心4，穿過主氣隙15，進入定子鐵心7，與電樞繞組6匝鏈，再次穿過主氣隙15，通過s極鐵心5，通過附加氣隙14，到達右端蓋12，穿過機殼9，回到左端蓋1。在需要調(diào)壓時，只需改變勵磁電流的大小。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，勵磁磁通切割電樞繞組6。

對照附圖4，勵磁繞組安放于端蓋內(nèi)。勵磁繞組纏繞在端蓋凸臺13上。

對照附圖5，左端蓋1和右端蓋分別安裝于機殼9兩端，外沿與機殼9緊密安裝。

對照附圖6，內(nèi)隔磁環(huán)3、n極鐵心4、s極鐵心5和轉(zhuǎn)軸10同心安裝。內(nèi)隔磁環(huán)3套在轉(zhuǎn)軸10上，n極鐵心4和s極鐵心5套在內(nèi)隔磁環(huán)3上。n極鐵心4和s極鐵心5相對安裝，形成轉(zhuǎn)子鐵心。兩極鐵心極交錯排列，并以較大的氣隙隔離。

對照附圖7，機殼9內(nèi)壁安裝大隔磁環(huán)8，定子鐵心7固定于大隔磁環(huán)8的外壁。電樞繞組6均勻安放于定子鐵心7中。電樞繞組可以設(shè)置為任意交流繞組，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?jǐn)?shù)槽繞組；可以為集中繞組也可以為分布繞組。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明是一種軸向磁路串聯(lián)型雙端勵磁電機，包括左端蓋、左勵磁繞組、內(nèi)隔磁環(huán)、N極鐵心、S極鐵心、電樞繞組、定子鐵心、大隔磁環(huán)、機殼、轉(zhuǎn)軸、右勵磁繞組、右端蓋、端蓋凸臺；定子鐵心為硅鋼片疊壓結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)子鐵心由轉(zhuǎn)子軛和鐵心極組成，N極鐵心和S極鐵心相對安裝，形成轉(zhuǎn)子鐵心。兩極鐵心極交錯排列，并以明顯大于定子與轉(zhuǎn)子之間的主氣隙的氣隙隔離。端蓋中心加工為凸臺，用于纏繞勵磁繞組。端蓋安放于轉(zhuǎn)子鐵心兩端，端蓋凸臺與轉(zhuǎn)子鐵心之間以附加氣隙隔離。定子鐵心通過大隔磁環(huán)與機殼共同固定。通過改變勵磁繞組中電流的大小，即控制電機的輸出電壓。優(yōu)點：無電刷滑環(huán)，無需勵磁機，結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)了無刷勵磁。

技術(shù)研發(fā)人員：朱姝姝;胡耀華;謝敏求;劉闖;周洲;張旸明
受保護的技術(shù)使用者：南京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.28
技術(shù)公布日：2017.09.01