專利名稱：旁置強(qiáng)勵(lì)電磁極的永磁直流電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
通常直流電機(jī)的勵(lì)磁方式為單純的電磁式或永磁式，純電磁式效率較低，永磁式不易調(diào)速調(diào)壓。已有的一種電磁永磁混合式勵(lì)磁直流電機(jī)是把轉(zhuǎn)子鐵心分成兩段，一段面對(duì)定子上的永磁體磁極，另一段面對(duì)電磁極。另一種是在一邊端蓋上裝上永磁體磁極，在另一端蓋上裝上電磁線圈，兩方磁通量路經(jīng)機(jī)殼，在定子磁極鐵心中的合成磁通量，可由增減電磁勵(lì)磁磁通而調(diào)節(jié)，使電機(jī)可調(diào)速或調(diào)節(jié)電壓。這兩種混合勵(lì)磁方式都是在電機(jī)軸線方向作磁極分段，且功能單一，聽(tīng)任轉(zhuǎn)子的電樞磁勢(shì)引起磁極局部去磁或增磁。還有一種混合勵(lì)磁是在整個(gè)永磁體和磁極鐵心之外套著激磁線圈，可以起到磁通調(diào)節(jié)作用，但這樣的結(jié)構(gòu)激磁線圈大、導(dǎo)線粗，用銅量很多，并且調(diào)壓調(diào)速范圍不廣，只能用于采用低磁能積永磁體的電機(jī)上。
本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于設(shè)計(jì)一種新的混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)，既要做到電樞去磁補(bǔ)償作用，又使電樞增磁作用得到利用，提高調(diào)速調(diào)壓功能，且節(jié)省材料，適用面廣。
為實(shí)現(xiàn)這樣的發(fā)明目的，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是將磁極鐵心在圓周方向上分段，旁置強(qiáng)勵(lì)電磁極取代部分永磁極。具體做法是將磁極鐵心分成電磁極鐵心和永磁極鐵心兩部分，在電磁極鐵心外面套上勵(lì)磁線圈，而永磁極鐵心下粘固永磁體，這樣，電磁極和永磁極在圓周方向并列，組成電機(jī)主磁極。其中勵(lì)磁線圈可以是一個(gè)線圈，也可以是不同匝數(shù)的兩個(gè)線圈。


圖1是本實(shí)用新型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2為磁極的端視剖面圖；圖3為與圖2對(duì)應(yīng)的沿著磁極極弧的磁勢(shì)分布曲線。如圖1圖2所示，磁極鐵心分成電磁極鐵心2和永磁極鐵心4兩段，均固定在機(jī)殼1上，勵(lì)磁線圈3僅僅套裝在電磁極鐵心2上，永磁極鐵心下面粘固著薄薄的高磁能積永磁體5。在對(duì)應(yīng)的磁勢(shì)分步曲線圖3中，6是電樞磁勢(shì)線，勵(lì)磁線圈磁勢(shì)曲線7能過(guò)補(bǔ)償電樞磁勢(shì)的左面去磁部分，永磁體的磁勢(shì)曲線8大部分卻能得到右面電樞磁勢(shì)增強(qiáng)。這樣，頂部成鋸齒狀的梯形曲線9就是電機(jī)運(yùn)行時(shí)的合成磁勢(shì)曲線，這樣的合成磁勢(shì)能產(chǎn)生較大的主磁通量。
采用本結(jié)構(gòu)的電磁極上，可應(yīng)用通常的并激、串激或復(fù)激勵(lì)磁線圈做成混合式勵(lì)磁直流電機(jī)，可用調(diào)節(jié)并激電流的方法調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速或調(diào)壓。勵(lì)磁線圈也可以是接成差激勵(lì)磁的兩個(gè)線圈。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)用于直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，在起動(dòng)過(guò)程中勵(lì)磁磁勢(shì)強(qiáng)，電機(jī)的起動(dòng)力矩特大，起動(dòng)歷時(shí)縮短；在運(yùn)行時(shí)足以過(guò)補(bǔ)償電樞去磁作用，且供給較大勵(lì)磁磁勢(shì)如前述的合成磁勢(shì)曲線9，使電機(jī)輸出較大的轉(zhuǎn)矩。
若用差復(fù)激接線法，可作為恒速電動(dòng)機(jī)或調(diào)速永磁直流電動(dòng)機(jī)。方法是把磁勢(shì)較弱的反接線圈組成控制繞組，磁勢(shì)較強(qiáng)的基準(zhǔn)線圈組成基準(zhǔn)繞組，把控制繞組接到本電動(dòng)機(jī)的測(cè)速發(fā)電機(jī)，又把基準(zhǔn)繞組接到恒壓電源，則按本結(jié)構(gòu)組裝的復(fù)合式勵(lì)磁電機(jī)成為永磁恒速電動(dòng)機(jī)，若再采用變動(dòng)恒壓手段就成為調(diào)速永磁電動(dòng)機(jī)。
本結(jié)構(gòu)還可以用于永磁直流發(fā)電機(jī)，將基準(zhǔn)繞組作為并激繞組，控制繞組作為差激繞組延時(shí)接通到發(fā)電機(jī)輸出端。在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電壓變化率小，成為恒壓式復(fù)合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，甚至在原動(dòng)機(jī)有轉(zhuǎn)速變化率時(shí)它也能接近于恒電壓供電。
采用本實(shí)用新型的電機(jī)結(jié)構(gòu)，可做到強(qiáng)勵(lì)電磁線圈用銅量小，所占體積比較小，安設(shè)差激勵(lì)磁兩線圈也才有可能，電機(jī)的恒速恒壓調(diào)節(jié)性能因而得以實(shí)現(xiàn)，這就特別適合于促進(jìn)推廣使用大、中型永磁直流電機(jī)，且節(jié)能運(yùn)行。此外，永磁體不再受到最大去磁磁勢(shì)影響，所以整片永磁體可用得更薄，因而用料省、電機(jī)成本進(jìn)一步降低。
下面是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例。
原有110伏55安7000轉(zhuǎn)／分的5千瓦電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子鐵心直徑10.3厘米，轉(zhuǎn)子鐵心長(zhǎng)10厘米，定子有2極，空載磁勢(shì)650安匝，氣隙0.1厘米，轉(zhuǎn)子24槽，每槽導(dǎo)體6根?，F(xiàn)改用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，采用了將磁極鐵心在圓周方向上分段，旁置強(qiáng)勵(lì)電磁極的混合式勵(lì)磁磁極。磁極鐵心固定在機(jī)殼上，分成電磁極鐵心和永磁極鐵心兩段，在永磁極鐵心下粘固永磁體。取1／3極弧上為電磁極，此外2／3極弧上為永磁體磁極。額定電流通過(guò)轉(zhuǎn)子繞組時(shí)，電樞反應(yīng)磁勢(shì)在面對(duì)極尖處為720安匝。
電磁極的尺寸為極身寬度2.6厘米，極弧3.8厘米、勵(lì)磁線圈安排厚度為4厘米，排線厚度3.5厘米，永磁體極弧7.6厘米，極身鋼材上寬4.2厘米。
作為恒速電動(dòng)機(jī)，勵(lì)磁線圈2個(gè)接成差復(fù)激式，取主線圈有5×720＝3600安匝，控制線圈有4×720＝2880安匝，結(jié)果差激勵(lì)磁仍有720安匝，永磁體磁極受電樞磁勢(shì)增磁，最大處達(dá)2×720安匝。起動(dòng)初瞬為3倍額定電流時(shí)，電樞去磁磁勢(shì)最大可達(dá)3×720＝2160安匝，但控制繞組尚未有反饋激磁電流，故電磁極上在補(bǔ)償電樞反應(yīng)磁勢(shì)最大值后仍有3600－2160＝1440安匝，在另一極尖處有1／3電樞反應(yīng)去磁磁勢(shì)即720安匝，故激磁磁勢(shì)還有3600－720＝2880安匝，雖然此時(shí)磁路有部分飽和情況發(fā)生，但產(chǎn)生的磁通遠(yuǎn)較額定運(yùn)行時(shí)為大，所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，升速極快。
權(quán)利要求1.一種旁置強(qiáng)勵(lì)電磁極的永磁直流電機(jī)，磁極鐵心固定在機(jī)殼1上，其特征在于磁極鐵心在圓周方向上分成電磁極鐵心2和永磁極鐵心4兩段，電磁極鐵心2外面套裝著勵(lì)磁線圈3，永磁極鐵心4下面粘固著永磁體5，并列的電磁極和永磁極組成電機(jī)主磁極。
2.按權(quán)利要求1所說(shuō)的永磁直流電機(jī)，其特征在于其中磁極分段取1／3極弧上為電磁極，2／3極弧上為永磁體磁極。
3.按權(quán)利要求1所說(shuō)的永磁直流電機(jī)，其特征在于其中勵(lì)磁線圈3采用兩個(gè)繞組，接成差復(fù)激勵(lì)磁式。
專利摘要一種旁置強(qiáng)勵(lì)電磁極的永磁直流電機(jī)，電機(jī)主磁極的磁極鐵心在圓周方向分成電磁極鐵心和永磁極鐵心兩段，在電磁極鐵心外套裝勵(lì)磁線圈，永磁極鐵心下粘固著永磁體。勵(lì)磁線圈可分別采用不同的接線方式來(lái)達(dá)到調(diào)壓、調(diào)速或恒壓、恒速等效果。本結(jié)構(gòu)適用于改善直流電動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī)的性能及應(yīng)用面，特別適用于推廣使用大、中型永磁直流電機(jī)，節(jié)能效益大。
文檔編號(hào)H02K1/12GK2085108SQ91215010
公開(kāi)日1991年9月18日 申請(qǐng)日期1991年1月8日 優(yōu)先權(quán)日1991年1月8日
發(fā)明者吳碩麟 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)