一種混合勵磁電機裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是一種混合勵磁電機裝置，屬于混合勵磁電機裝置的改造技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的永磁電機效率高，轉(zhuǎn)子發(fā)熱小，轉(zhuǎn)動慣量輕，在機器人、加工中心等高速輕 載領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，但是近年來，永磁電機開始應(yīng)用于電動汽車和一些重載設(shè)備上，這就要求 電機既能在高轉(zhuǎn)速下運行，又要求低速時能夠提供大轉(zhuǎn)矩。由于永磁電機的特性是一種恒 轉(zhuǎn)矩特性，難以同時滿足大調(diào)速范圍和大轉(zhuǎn)矩的要求。因此，人們提出了各種混合勵磁設(shè) 想，發(fā)明了多種結(jié)構(gòu)形式的混合勵磁電機，以解決低速大扭矩，高速恒功率的問題。目前常 用的有勵磁繞組在定子的混合勵磁電機、爪式電機、帶滑環(huán)直流勵磁的混合勵磁電機等。但 這些混合勵磁電機的效率、調(diào)速范圍及結(jié)構(gòu)還有待改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明在對上述問題研究的基礎(chǔ)之上，提供一種既能滿足低速大轉(zhuǎn)矩和高轉(zhuǎn)速的 要求，又能提高電機的效率的混合勵磁電機裝置。本發(fā)明設(shè)計合理，方便實用。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明的混合勵磁電機裝置，包括有機座、混合勵磁電機的 驅(qū)動系統(tǒng)、裝設(shè)在機座上的混合勵磁工作電機及同軸旋轉(zhuǎn)的繞線式勵磁電機，其中混合勵 磁工作電機包括有轉(zhuǎn)軸、工作電機定子繞組、定子鐵芯、永磁體、勵磁磁極鐵芯、勵磁繞組， 轉(zhuǎn)軸支承在機座上，勵磁磁極鐵芯套裝在轉(zhuǎn)軸上，永磁體置于勵磁磁極鐵芯的徑向中部，勵 磁繞組繞在勵磁磁極鐵芯上，定子鐵芯裝設(shè)在勵磁磁極鐵芯的外側(cè)，定子繞組嵌在定子鐵 芯的線槽中；繞線式勵磁電機包括有勵磁電機定子鐵芯、勵磁電機定子繞組、勵磁電機轉(zhuǎn)子 鐵芯及勵磁電機轉(zhuǎn)子繞組，其中勵磁電機轉(zhuǎn)子鐵芯套裝在轉(zhuǎn)軸上，勵磁電機轉(zhuǎn)子繞組繞在 勵磁電機轉(zhuǎn)子鐵芯上，勵磁電機定子鐵芯裝設(shè)在勵磁電機轉(zhuǎn)子鐵芯的外側(cè)，勵磁電機定子 繞組嵌在勵磁電機定子鐵芯的線槽中，混合勵磁電機的驅(qū)動系統(tǒng)包括主電路和控制電路兩 部分，其中主電路包括整流電路、DC/DC變換電路和兩路三相逆變電路，控制電路包括有中 央處理單元、IGBT隔離驅(qū)動電路、電流采樣電路、母線電壓采樣電路、速度處理電路，其中 DC/DC變換電路的輸出供電至三相逆變電路及中央處理單元，其中中央處理單元產(chǎn)生兩組 PWM波形，且分別通過IGBT隔離驅(qū)動電路驅(qū)動兩路三相逆變電路，其中一路三相逆變電路給 混合勵磁工作電機供電，另一路三相逆變電路給繞線式勵磁電機供電;母線電壓采樣電路， 兩路電流采樣電路分別采集輸入混合勵磁工作電機及繞線式勵磁電機的電流，母線電壓采 樣電路采集DC/DC變換電路的輸出電壓，速度處理電路處理由速度檢測電路采集的混合勵 磁工作電機的工作速度，兩路電流采樣電路、母線電壓采樣電路、速度處理電路都把采集的 信號輸入中央處理單元。
[0005] 本發(fā)明的優(yōu)點是當(dāng)電機需要工作在低速大扭矩的場合時，盡管轉(zhuǎn)速低，但是只需 提高勵磁電機定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的頻率，就能產(chǎn)生足夠的電壓供給工作電機的勵磁繞組， 使工作電機獲得足夠的磁通，從而產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩；當(dāng)需要高轉(zhuǎn)速運行時，給勵磁繞組反方 向的電壓使勵磁磁通抵消一部分永磁磁通，以達到弱磁增速的目的。改變勵磁電機定子繞 組旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)差方向，即可改變勵磁電機的勵磁電流的方向，可使電機工作在增磁或去 磁狀態(tài)。此外，混合勵磁工作電機由普通變頻驅(qū)動器控制其運行，繞線式勵磁電機由提供特 定給定電壓的變頻驅(qū)動器控制，繞線式勵磁電機轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢提供給混合勵磁工作電機 的勵磁繞組作勵磁用，根據(jù)混合勵磁工作電機頻率和負載轉(zhuǎn)矩要求，通過混合勵磁算法，控 制繞線式勵磁電機定子電源頻率的大小和方向，就可以控制勵磁電壓的大小和方向，實現(xiàn) 定量增磁或者弱磁的目的。本發(fā)明是一種設(shè)計巧妙，性能優(yōu)良，方便實用的混合勵磁電機裝 置。
【附圖說明】
[0006] 圖1為本發(fā)明混合勵磁電機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0007] 圖2為本發(fā)明中工作電機混合勵磁轉(zhuǎn)子的剖視圖；
[0008] 圖3為本發(fā)明中勵磁電機繞線轉(zhuǎn)子的剖視圖；
[0009] 圖4為本發(fā)明中工作電機勵磁繞組與勵磁電機轉(zhuǎn)子繞組的接線關(guān)系圖；
[0010] 圖5為混合勵磁電機控系統(tǒng)硬件框圖；
[0011] 圖6為勵磁電機轉(zhuǎn)子分別對于定子三相的感應(yīng)電動勢波形；
[0012] 圖7為勵磁電機轉(zhuǎn)子合成電動勢波形；
[0013] 圖8為勵磁電機定子A相給定電壓波形；
[0014] 圖9為勵磁電機定子B相給定電壓波形；
[0015] 圖10為勵磁電機定子C相給定電壓波形。
【具體實施方式】
[0016] 實施例：
[0017] 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、2、3、4所示，本混合勵磁電機裝置，包括有機座9、混合 勵磁電機的驅(qū)動系統(tǒng)、裝設(shè)在機座9上的混合勵磁工作電機及同軸旋轉(zhuǎn)的繞線式勵磁電機， 其中混合勵磁工作電機包括有轉(zhuǎn)軸1、工作電機定子繞組6、定子鐵芯7、永磁體8、勵磁磁極 鐵芯10、勵磁繞組11，轉(zhuǎn)軸1支承在機座9上，勵磁磁極鐵芯10套裝在轉(zhuǎn)軸1上，永磁體8置于 勵磁磁極鐵芯10的徑向中部，勵磁繞組11繞在勵磁磁極鐵芯10上，定子鐵芯7裝設(shè)在勵磁磁 極鐵芯10的外側(cè)，定子繞組6嵌在定子鐵芯7的線槽中；繞線式勵磁電機包括有勵磁電機定 子鐵芯13、勵磁電機定子繞組14、勵磁電機轉(zhuǎn)子鐵芯20及勵磁電機轉(zhuǎn)子繞組19,其中勵磁電 機轉(zhuǎn)子鐵芯20套裝在轉(zhuǎn)軸1上，勵磁電機轉(zhuǎn)子繞組19繞在勵磁電機轉(zhuǎn)子鐵芯20上，勵磁電機 定子鐵芯13裝設(shè)在勵磁電機轉(zhuǎn)子鐵芯20的外側(cè)，勵磁電機定子繞組14嵌在勵磁電機定子鐵 芯13的線槽中，混合勵磁電機的驅(qū)動系統(tǒng)主要包括主電路和控制電路兩部分，其中主電路 包括整流電路、DC/DC變換電路和兩路三相逆變電路，控制電路包括有中央處理單元、IGBT 隔離驅(qū)動電路、電流采樣電路、母線電壓采樣電路、速度處理電路，其中DC/DC變換電路的輸 出供電至三相逆變電路及中央處理單元，其中中央處理單元產(chǎn)生兩組PWM波形，且分別通過 IGBT隔離驅(qū)動電路驅(qū)動兩路三相逆變電路，其中一路三相逆變電路給混合勵磁工作電機供 電，另一路三相逆變電路給繞線式勵磁電機供電；母線電壓采樣電路，兩路電流采樣電路分 別采集輸入混合勵磁工作電機及繞線式勵磁電機的電流，母線電壓采樣電路采集DC/DC變 換電路的輸出電壓，速度處理電路處理由速度檢測電路采集的混合勵磁工作電機的工作速 度，兩路電流采樣電路、母線電壓采樣電路、速度處理電路都把采集的信號輸入中央處理單 J L 〇
[0018] 本實施例中，上述速度檢測電路是編碼器;上述兩路電流米樣電路都是霍爾電流 傳感器。
[0019] 本實施例中，上述DC/DC變換電路通過整流電路與電源連接。
[0020] 本實施例中，上述混合勵磁工作電機的勵磁繞組11的電源由與轉(zhuǎn)子同軸旋轉(zhuǎn)的繞 線式勵磁電機的勵磁電機轉(zhuǎn)子繞組19產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢提供。
[0021] 本實施例中，上述繞線式勵磁電機的勵磁電機定子繞組14采用交流變頻供電，其 給定電壓為能產(chǎn)生轉(zhuǎn)子直流感應(yīng)電動勢的特定波形電壓，且給定電壓的微分形式與轉(zhuǎn)子感 應(yīng)電動勢成正比關(guān)系，其給定頻率由混合勵磁工作電機頻率和負載轉(zhuǎn)矩要求，通過混合勵 磁算法獲得。
[0022] 本實施例中，上述勵磁磁極鐵芯10采用高磁密的矽鋼片，或非晶材料。
[0023] 本實施例中，上述機座9的端部裝設(shè)有端蓋4;上述轉(zhuǎn)軸1的一端通過第一軸承3支 承在端蓋4