專利名稱：多抽頭繞組寬調(diào)速雙凸極永磁電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種具有寬調(diào)速功能的雙凸極永磁電機(jī)，屬于電機(jī)制造的技術(shù)領(lǐng)域。
90年代初，美國(guó)電機(jī)專家T.A.Lipo等人針對(duì)開(kāi)關(guān)磁電機(jī)的不足，提出在電機(jī)定子或轉(zhuǎn)子上加裝永磁體，形成了一種全新的電機(jī)——雙凸極永磁電機(jī)。與其它各類永磁電機(jī)一樣，由于永磁磁場(chǎng)產(chǎn)生的反電勢(shì)隨轉(zhuǎn)速增大而增加，使該電機(jī)的調(diào)速范圍受到限制。對(duì)于其它永磁電機(jī)，如永磁同步電機(jī)，可以通過(guò)控制直軸電流id來(lái)實(shí)現(xiàn)弱磁控制，有效地提高電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍。但是這一方法無(wú)法適用于雙凸極永磁電機(jī)。因此，先后有人提出了三種方案，來(lái)削弱了雙凸極永磁電機(jī)的磁場(chǎng)。
第一種方案是在定子上與永磁磁場(chǎng)軸線垂直的位置放置一個(gè)專門(mén)繞組(弱磁繞組)，當(dāng)在該繞組中通入電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與永磁磁場(chǎng)相反或相同時(shí)，控制該繞組中電流的大小和方向，可實(shí)現(xiàn)弱磁。但是，該方案存在以下缺點(diǎn)①增加了額外繞組，因而增加了成本，并且因定子槽空間有限，有時(shí)難以排布弱磁繞組；②需獨(dú)立的電路來(lái)控制該繞組中的電流，使控制電路復(fù)雜，成本增加；③弱磁繞組要消耗一定的能量，使電機(jī)效率降低；④由于弱磁磁場(chǎng)必須經(jīng)過(guò)永磁體才能實(shí)現(xiàn)磁弱，但永磁體本身的磁阻率很大(與空氣相當(dāng))，所以弱磁磁路的磁阻很大，弱磁效果并不理想。
第二種方案是采用機(jī)械方法將永磁體從定子鐵芯中拉出，來(lái)削弱永磁磁場(chǎng)。
第三種方案是在定子外面用二個(gè)導(dǎo)磁體，將永磁體兩端直接短路，使永磁磁通從該導(dǎo)磁體中通過(guò)，從而減小了相繞組中的永磁磁通。
后二種方法都屬于機(jī)械型，需專用工具，操作困難。在第二種方案中還必須保證永磁體能在鐵芯中自由滑動(dòng)，既增大了附加氣隙，也使制造安裝更加復(fù)雜。它們的缺點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值不大。并且以上三種方法只適用于永磁體固定于定子上的永磁型雙凸極電機(jī)，不適用于永磁體隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子永磁型電機(jī)。
本發(fā)明的目的是提供一種電機(jī)調(diào)速范圍寬、在不增加線圈的情況下實(shí)現(xiàn)弱磁的多抽頭繞組寬調(diào)速雙凸極永磁電機(jī)。
本發(fā)明的多抽頭繞組寬調(diào)速雙凸極永磁電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分所組成，定子和轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)，在每一個(gè)線圈繞組中都設(shè)有調(diào)速用的線圈抽頭。當(dāng)在定子上安放永磁體時(shí)，定子永磁體插在定子軛部，也可將圓弧形磁鐵夾在定子齒和定子軛部之間。當(dāng)永磁體放在轉(zhuǎn)子上時(shí)，轉(zhuǎn)子永磁體插在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，也可將轉(zhuǎn)子永磁體貼在轉(zhuǎn)子齒的表面。在定子齒上套有集中式繞組，空間相對(duì)的兩個(gè)齒上的繞組經(jīng)串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相繞組，如A和A′構(gòu)成A相繞組，B和B′構(gòu)成B相繞組，C和C′構(gòu)成C相繞組。每個(gè)齒上的繞組均設(shè)有若干抽頭，當(dāng)開(kāi)關(guān)K1閉合，K2、K3開(kāi)路時(shí)，每相繞組的匝數(shù)為N；當(dāng)K2閉合，K1、K3開(kāi)路時(shí)，每相的匝數(shù)為N/2；當(dāng)K1、K2開(kāi)路，K3閉合時(shí)，每相匝數(shù)為N/4；通過(guò)控制開(kāi)關(guān)，就可以達(dá)到調(diào)速的目的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于調(diào)速線圈就是原主線圈，不需另外增加新的繞組和附加機(jī)械裝置，既簡(jiǎn)單了電機(jī)的結(jié)構(gòu)，又降低了電機(jī)的成本。另外，在低速時(shí)，每相繞組有較多的匝數(shù)，保證有足夠大的輸出轉(zhuǎn)矩，隨著轉(zhuǎn)速的升高，通過(guò)抽頭切換，將每相繞組匝數(shù)減少，永磁磁場(chǎng)在每相繞組中產(chǎn)生的反電勢(shì)亦成比例減少，繞組電感按平方比例關(guān)系下降，繞組電流增加，從而使電機(jī)恒功率轉(zhuǎn)速范圍增大。還有，每相繞組匝數(shù)減少后，電阻和電感均隨之減少，所以，動(dòng)態(tài)響應(yīng)更快，銅耗減少、效率更高。弱磁效果明顯，調(diào)速范圍更寬。


圖1是本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。其中包括定子1、轉(zhuǎn)子2、線圈繞組3、永磁體4。
圖2是本發(fā)明中二級(jí)抽頭線圈繞組的電路結(jié)構(gòu)示意圖。其中有線圈繞組中的A、A′、B、B′、C、C′以及開(kāi)關(guān)K1、K2、K3。
本發(fā)明的實(shí)施方案為采用定子8齒、轉(zhuǎn)子6齒的定子永磁型電機(jī)，在定子齒上套有集中式繞組，在定子齒的空間相對(duì)的兩個(gè)齒上的繞組經(jīng)串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成一相繞組，如A、A′構(gòu)成A相繞組，B、B′構(gòu)成B相繞組，依次類推，每個(gè)齒上的繞組均設(shè)有抽頭，抽頭的多少及每一級(jí)抽頭所對(duì)應(yīng)的繞組匝數(shù)的多少可視需要而定，以二極抽頭的三相線圈繞組為例，在線圈繞組A中設(shè)二個(gè)抽頭，在A′中也設(shè)二個(gè)抽頭，然后對(duì)應(yīng)地將線圈繞組A中的抽頭與A′中的抽頭通過(guò)開(kāi)關(guān)K2、K3相接，線圈繞組A與A′由開(kāi)關(guān)K1相接，B相和C相也對(duì)應(yīng)采用A相的抽頭方法，這樣就形成了二極抽頭三相線圈繞組的聯(lián)結(jié)形式。當(dāng)開(kāi)關(guān)K1閉合，K2、K3開(kāi)路時(shí)，每相繞組匝數(shù)為N；當(dāng)K2閉合，K1、K3開(kāi)路時(shí)，每相匝數(shù)為N/2；當(dāng)K1、K2閉路，K3閉合時(shí)，每相匝數(shù)為N/4。開(kāi)關(guān)K1、K2、K3可以是電子開(kāi)關(guān)，也可以是繼電器或機(jī)械式開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟和關(guān)閉可以由其它控制設(shè)備控制自動(dòng)完成。轉(zhuǎn)子齒上無(wú)繞組。在定子的軛部設(shè)有永久磁鐵。根據(jù)以上所述便可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種多抽頭繞組寬調(diào)速雙凸極永磁電機(jī)，由定子和轉(zhuǎn)子兩部分所組成，其特征在于定子(1)和轉(zhuǎn)子(2)均為雙凸極結(jié)構(gòu)，在每一個(gè)線圈繞組(3)中都設(shè)有調(diào)速用的線圈抽頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多抽頭繞組寬調(diào)速雙凸極永磁電機(jī)，其特征在于定子(1)上安放永磁體(4)時(shí)，定子永磁體插在定子軛部，也可將圓弧形磁鐵夾在定子齒和定子軛部之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多抽頭繞組寬調(diào)速雙凸極永磁電機(jī)，其特征在于永磁體(4)放在轉(zhuǎn)子(2)上時(shí)，轉(zhuǎn)子永磁體插在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部，也可將轉(zhuǎn)子永磁體貼在轉(zhuǎn)子齒的表面。
全文摘要
多抽頭繞組寬調(diào)速雙凸極永磁電機(jī)是一種采用線圈繞組抽頭形式進(jìn)行調(diào)速的雙凸極永磁電機(jī),該電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子所組成,定子和轉(zhuǎn)子均為雙凸極結(jié)構(gòu)在每一個(gè)線圈繞組中都設(shè)有調(diào)速用的線圈抽頭,在定子安放永磁體時(shí),永磁體插在定子的軛部或定子齒與定子軛部之間,在轉(zhuǎn)子上安放永磁體時(shí),永磁體插在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部在轉(zhuǎn)子齒的表面。該電機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、銅耗少、效率高、弱磁效果明顯,調(diào)速范圍寬。
文檔編號(hào)H02K1/27GK1186369SQ9811110
公開(kāi)日1998年7月1日 申請(qǐng)日期1998年1月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月9日
發(fā)明者程明, 周鶚, 黃秀留, 孫強(qiáng) 申請(qǐng)人:東南大學(xué)