本技術(shù)屬于電機(jī)，具體為一種軸向磁場電勵磁無刷電機(jī)。

背景技術(shù)：

1、軸向磁場電機(jī)是一種高效、可靠的電機(jī)，常被用于風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電等各種場合。相較徑向磁場電機(jī)，軸向磁場電機(jī)的軸向尺寸短，直徑大，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)種類較多，轉(zhuǎn)矩密度比和功率密度比相對較大，可以根據(jù)不同需求進(jìn)行對應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，適用場景更多更靈活。目前研究較多的軸向永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單效率高，但是永磁電機(jī)難以從外部調(diào)節(jié)控制磁場，且在永磁電機(jī)制作中常用的稀土材料是一種價格昂貴的不可再生的資源，過度的開發(fā)和利用稀土資源會對生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的破壞?？紤]到永磁電機(jī)的這一系列缺陷，軸向磁場電勵磁電機(jī)受到越來越多的關(guān)注。傳統(tǒng)的電勵磁電機(jī)需要集電環(huán)和電刷在旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件之間傳導(dǎo)電流，有刷電機(jī)生產(chǎn)成本低且技術(shù)相對成熟，但電機(jī)運行中電刷不斷摩擦損耗，存在容易發(fā)熱使用壽命短的問題。且有刷電機(jī)的刷子與轉(zhuǎn)子接觸時會產(chǎn)生電火花，導(dǎo)致電磁干擾，使得電機(jī)的效率變低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實用新型的目的是提供一種軸向磁場電勵磁無刷電機(jī)，為電勵磁電機(jī)，取消了集電環(huán)和電刷，實現(xiàn)了電機(jī)的無刷勵磁，相比傳統(tǒng)徑向磁場電機(jī)無刷勵磁方案，電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕、連接方便，電機(jī)利用率更高，電勵磁同步電機(jī)磁場容易調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)勵磁電流可以方便的調(diào)節(jié)電機(jī)的磁場，便于維護(hù)，同時使電機(jī)在較寬速度范圍內(nèi)都具有良好的運行特性。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是：

3、一種軸向磁場電勵磁無刷電機(jī)，包括機(jī)殼和安裝在機(jī)殼上的主發(fā)電機(jī)、交流勵磁機(jī)和整流裝置，所述主發(fā)電機(jī)包括轉(zhuǎn)軸、定子盤和轉(zhuǎn)子盤，轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地安裝在機(jī)殼上，所述定子盤固定在機(jī)殼內(nèi)，轉(zhuǎn)子盤和轉(zhuǎn)軸固定連接，所述定子盤包括多組電樞繞組，所述轉(zhuǎn)子盤包括多組勵磁繞組，交流勵磁機(jī)包括交流勵磁機(jī)定子和交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子，交流勵磁機(jī)定子固定安裝在機(jī)殼內(nèi)，交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子安裝在轉(zhuǎn)子盤上，交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子繞組，交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子繞組通過電線和整流裝置的輸入端連接，整流裝置的輸出端通過電線和勵磁繞組連接，交流勵磁機(jī)定子設(shè)置有定子繞組和/或永磁體，所述定子繞組可連接外部電源和/或電樞繞組。

4、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

5、所述轉(zhuǎn)子盤還包括轉(zhuǎn)子軛部、多個轉(zhuǎn)子齒部，轉(zhuǎn)子軛部為圓盤形，轉(zhuǎn)子軛部平行于水平面，轉(zhuǎn)子軛部和轉(zhuǎn)軸固定連接，轉(zhuǎn)軸垂直于水平面，轉(zhuǎn)子軛部的一個面上安裝有多個轉(zhuǎn)子齒部，多個轉(zhuǎn)子齒部以轉(zhuǎn)軸為中心線呈環(huán)形陣列布置，每個轉(zhuǎn)子齒部上繞制一組勵磁繞組，交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子安裝在轉(zhuǎn)子軛部。

6、所述定子盤還包括定子軛部和多個定子齒部，定子軛部為圓盤形，定子軛部平行于水平面，定子軛部的兩個面上都安裝有多個定子齒部，定子軛部的每個面上的多個定子齒部以轉(zhuǎn)軸為中心線呈環(huán)形陣列布置，每個定子齒部上繞制一組電樞繞組。

7、定子軛部固定連接在機(jī)殼內(nèi)壁上，轉(zhuǎn)軸穿過定子軛部，且轉(zhuǎn)軸和定子軛部之間設(shè)有軸承。

8、所述轉(zhuǎn)子盤設(shè)有兩個，兩個轉(zhuǎn)子盤分別位于所述定子盤兩側(cè)，兩個轉(zhuǎn)子盤的兩個轉(zhuǎn)子軛部、定子軛部三者平行間隔布置，兩個轉(zhuǎn)子軛部分別位于定子軛部的兩側(cè)，轉(zhuǎn)子軛部的安裝轉(zhuǎn)子齒部的一面面對定子軛部。

9、交流勵磁機(jī)定子、交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子位于機(jī)殼的頂蓋和定子軛部上方的轉(zhuǎn)子軛部之間，交流勵磁機(jī)定子固定安裝在機(jī)殼頂蓋的內(nèi)表面上，交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子安裝在轉(zhuǎn)子軛部的遠(yuǎn)離所述定子盤的一面上。

10、交流勵磁機(jī)定子和交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子各設(shè)有多個，多個交流勵磁機(jī)定子以轉(zhuǎn)軸為中心線呈環(huán)形陣列布置，多個交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)軸為中心線呈環(huán)形陣列布置。

11、交流勵磁機(jī)定子上設(shè)有永磁體時，相鄰交流勵磁機(jī)定子上的永磁體極性相反。

12、定子軛部一個面上的電樞繞組和另一個面上的電樞繞組并聯(lián)連接或串聯(lián)連接，定子軛部同一面上的多組電樞繞組可以串聯(lián)連接或并聯(lián)連接。

13、交流勵磁機(jī)定子設(shè)置定子繞組時，定子繞組可和電樞繞組通過整流裝置連接，與交流勵磁機(jī)定子的定子繞組連接的整流裝置固定安裝在機(jī)殼內(nèi)，與交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子繞組連接的整流裝置安裝在轉(zhuǎn)子軛部上。

14、本實用新型的有益效果是：

15、(1)所述電機(jī)為電勵磁電機(jī)，為雙轉(zhuǎn)子單定子軸向磁場電機(jī)，兩個轉(zhuǎn)子盤放置集中繞組，勵磁繞組、交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子以及整流裝置共同安裝在一個盤上，電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、重量輕、連接方便，容易制造、工作可靠、制造成本低。

16、(2)使用單定子單轉(zhuǎn)子軸向磁場交流勵磁機(jī)和整流裝置相配合，取消了集電環(huán)和電刷，實現(xiàn)了電機(jī)的無刷勵磁，相比傳統(tǒng)徑向磁場電機(jī)無刷勵磁方案，電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕、連接方便，電機(jī)利用率更高。

17、(3)電勵磁同步電機(jī)磁場容易調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)勵磁電流可以方便的調(diào)節(jié)電機(jī)的磁場，取消了集電環(huán)和電刷，便于維護(hù)，同時使電機(jī)在較寬速度范圍內(nèi)都具有良好的運行特性。

18、(4)交流勵磁機(jī)定子和交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子之間的軸向吸引力，可以在一定程度上抵消轉(zhuǎn)子盤本身的重力，減輕轉(zhuǎn)子盤施加在轉(zhuǎn)軸上的力。

技術(shù)特征：

1.一種軸向磁場電勵磁無刷電機(jī)，其特征在于，包括機(jī)殼(12)和安裝在機(jī)殼(12)上的主發(fā)電機(jī)、交流勵磁機(jī)和整流裝置(4)，所述主發(fā)電機(jī)包括轉(zhuǎn)軸(1)、定子盤和轉(zhuǎn)子盤，轉(zhuǎn)軸(1)可轉(zhuǎn)動地安裝在機(jī)殼(12)上，所述定子盤固定在機(jī)殼(12)內(nèi)，轉(zhuǎn)子盤和轉(zhuǎn)軸(1)固定連接，所述定子盤包括多組電樞繞組(10)，所述轉(zhuǎn)子盤包括多組勵磁繞組(6)，交流勵磁機(jī)包括交流勵磁機(jī)定子(2)和交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子(3)，交流勵磁機(jī)定子(2)固定安裝在機(jī)殼(12)內(nèi)，交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子(3)安裝在轉(zhuǎn)子盤上，交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子(3)包括轉(zhuǎn)子繞組，交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子(3)的轉(zhuǎn)子繞組通過電線和整流裝置(4)的輸入端連接，整流裝置(4)的輸出端通過電線和勵磁繞組(6)連接，交流勵磁機(jī)定子(2)設(shè)置有定子繞組和/或永磁體，所述定子繞組可連接外部電源和/或電樞繞組(10)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷電機(jī)，其特征在于：所述轉(zhuǎn)子盤還包括轉(zhuǎn)子軛部、多個轉(zhuǎn)子齒部(7)，轉(zhuǎn)子軛部為圓盤形，轉(zhuǎn)子軛部平行于水平面，轉(zhuǎn)子軛部和轉(zhuǎn)軸(1)固定連接，轉(zhuǎn)軸(1)垂直于水平面，轉(zhuǎn)子軛部的一個面上安裝有多個轉(zhuǎn)子齒部(7)，多個轉(zhuǎn)子齒部(7)以轉(zhuǎn)軸(1)為中心線呈環(huán)形陣列布置，每個轉(zhuǎn)子齒部(7)上繞制一組勵磁繞組(6)，交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子(3)安裝在轉(zhuǎn)子軛部。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無刷電機(jī)，其特征在于：所述定子盤還包括定子軛部(9)和多個定子齒部(8)，定子軛部(9)為圓盤形，定子軛部(9)平行于水平面，定子軛部(9)的兩個面上都安裝有多個定子齒部(8)，定子軛部(9)的每個面上的多個定子齒部(8)以轉(zhuǎn)軸(1)為中心線呈環(huán)形陣列布置，每個定子齒部(8)上繞制一組電樞繞組(10)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無刷電機(jī)，其特征在于：定子軛部(9)固定連接在機(jī)殼(12)內(nèi)壁上，轉(zhuǎn)軸(1)穿過定子軛部(9)，且轉(zhuǎn)軸(1)和定子軛部(9)之間設(shè)有軸承(13)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無刷電機(jī)，其特征在于：所述轉(zhuǎn)子盤設(shè)有兩個，兩個轉(zhuǎn)子盤分別位于所述定子盤兩側(cè)，兩個轉(zhuǎn)子盤的兩個轉(zhuǎn)子軛部、定子軛部(9)三者平行間隔布置，兩個轉(zhuǎn)子軛部分別位于定子軛部(9)的兩側(cè)，轉(zhuǎn)子軛部的安裝轉(zhuǎn)子齒部(7)的一面面對定子軛部(9)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無刷電機(jī)，其特征在于：交流勵磁機(jī)定子(2)、交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子(3)位于機(jī)殼(12)的頂蓋和定子軛部(9)上方的轉(zhuǎn)子軛部之間，交流勵磁機(jī)定子(2)固定安裝在機(jī)殼(12)頂蓋的內(nèi)表面上，交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子(3)安裝在轉(zhuǎn)子軛部的遠(yuǎn)離所述定子盤的一面上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷電機(jī)，其特征在于：交流勵磁機(jī)定子(2)和交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子(3)各設(shè)有多個，多個交流勵磁機(jī)定子(2)以轉(zhuǎn)軸(1)為中心線呈環(huán)形陣列布置，多個交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子(3)以轉(zhuǎn)軸(1)為中心線呈環(huán)形陣列布置。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無刷電機(jī)，其特征在于：交流勵磁機(jī)定子(2)上設(shè)有永磁體時，相鄰交流勵磁機(jī)定子(2)上的永磁體極性相反。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無刷電機(jī)，其特征在于：定子軛部(9)一個面上的電樞繞組(10)和另一個面上的電樞繞組(10)并聯(lián)連接或串聯(lián)連接，定子軛部(9)同一面上的多組電樞繞組(10)可以串聯(lián)連接或并聯(lián)連接。

10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無刷電機(jī)，其特征在于：交流勵磁機(jī)定子(2)設(shè)置定子繞組時，定子繞組可和電樞繞組(10)通過整流裝置(4)連接，與交流勵磁機(jī)定子(2)的定子繞組連接的整流裝置(4)固定安裝在機(jī)殼(12)內(nèi)，與交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子(3)的轉(zhuǎn)子繞組連接的整流裝置(4)安裝在轉(zhuǎn)子軛部上。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種軸向磁場電勵磁無刷電機(jī)，包括機(jī)殼和安裝在機(jī)殼上的主發(fā)電機(jī)、交流勵磁機(jī)和整流裝置，主發(fā)電機(jī)包括轉(zhuǎn)軸、定子盤和轉(zhuǎn)子盤，定子盤固定在機(jī)殼內(nèi)，轉(zhuǎn)子盤和轉(zhuǎn)軸固定連接，定子盤包括多組電樞繞組，轉(zhuǎn)子盤包括多組勵磁繞組，交流勵磁機(jī)定子固定安裝在機(jī)殼內(nèi)，交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子安裝在轉(zhuǎn)子盤上，交流勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子的繞組通過電線和整流裝置的輸入端連接，整流裝置的輸出端通過電線和勵磁繞組連接，交流勵磁機(jī)定子設(shè)置有定子繞組和/或永磁體。本技術(shù)為電勵磁電機(jī)，取消了集電環(huán)和電刷，電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕、連接方便，電機(jī)利用率更高，電勵磁同步電機(jī)磁場容易調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)勵磁電流可以方便的調(diào)節(jié)電機(jī)的磁場。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧秋玲,劉婧嫻,朱明浩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南工程學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：20240430
技術(shù)公布日：2024/12/19