[發(fā)明專利]混合勵磁雙凸極無刷直流發(fā)電機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710025140.4
• 申請日: 2007-07-13
• 公開（公告）號: CN101127461A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張卓然;嚴(yán)仰光;陳志輝;孟小利
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02K1/17
• 分類號: H02K1/17;H02K3/12;H02K23/02
• 代理公司: 南京蘇高專利事務(wù)所
• 代理人: 闕如生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種混合勵磁雙凸極無刷直流發(fā)電機(jī)，屬于雙凸極電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

上世紀(jì)90年代初，美國學(xué)者T.A.Lipo等人針對開關(guān)磁阻電機(jī)不足，提出一種新型無刷電機(jī)一永磁雙凸極電機(jī)。隨著該新型電機(jī)的不斷發(fā)展，電機(jī)磁勢源由永磁體變?yōu)殡妱畲牛蛘邇烧叩慕Y(jié)合，相繼出現(xiàn)電勵磁雙凸極電機(jī)和混合勵磁雙凸極電機(jī)。永磁雙凸極電機(jī)功率密度高，但氣隙磁場難以調(diào)節(jié)，因而電壓調(diào)節(jié)或恒功率弱磁控制困難；電勵磁雙凸極電機(jī)磁場易于控制，但由于存在勵磁損耗使其效率相對較低；混合勵磁雙凸極電機(jī)力求結(jié)合前兩者優(yōu)點(diǎn)，既有永磁雙凸極電機(jī)的高功率密度，勵磁磁場又易于調(diào)節(jié)，當(dāng)然電機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

專利“寬調(diào)速雙凸極混合勵磁無刷電機(jī)(ZL?200420080047.5)”給出了一種適合于電動車等需要大范圍變速運(yùn)行場合的雙凸極無刷電機(jī)，該電機(jī)定子直流勵磁線圈的外側(cè)設(shè)有對應(yīng)的永磁體，形成混合勵磁結(jié)構(gòu)，勵磁線圈與永磁體之間留有導(dǎo)磁橋。該發(fā)明中勵磁線圈和永磁體數(shù)目相同，位置一一對應(yīng)，電勵磁磁勢對氣隙磁場起弱磁作用時，永磁體和勵磁線圈在導(dǎo)磁橋中產(chǎn)生的磁通方向相同，導(dǎo)磁橋容易飽和，從而使所需勵磁磁勢增加。

另外，無論是電勵磁雙凸極電機(jī)，還是混合勵磁雙凸極電機(jī)，為了使氣隙磁場易于調(diào)節(jié)，都引入電勵磁磁勢，因此都需要勵磁電源。在一些獨(dú)立電源應(yīng)用場合，外接勵磁電源不易實(shí)現(xiàn)甚至是不可能的，目前典型的解決方案就是采用兩級式電機(jī)結(jié)構(gòu)，即與主發(fā)電機(jī)同軸安裝一個永磁勵磁機(jī)，利用永磁勵磁機(jī)輸出為主發(fā)電機(jī)提供勵磁電源。這種方案實(shí)際上采用了兩個電機(jī)，兩套定子和兩套轉(zhuǎn)子，電機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且軸向長度增加，在自然冷卻或自帶風(fēng)扇冷卻工作方式下，不利于電機(jī)的通風(fēng)和散熱。

發(fā)明內(nèi)容

1)發(fā)明目的：本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)牢固、運(yùn)行可靠、具有多路輸出的混合勵磁雙凸極無刷直流發(fā)電機(jī)，其一路輸出可以作為電機(jī)勵磁源，整個電機(jī)不需外接勵磁電源或設(shè)置單獨(dú)的勵磁機(jī)。

2)技術(shù)方案：本發(fā)明的混合勵磁雙凸極無刷直流發(fā)電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，定、轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)，基本結(jié)構(gòu)為6N/4N極結(jié)構(gòu)(N為大于等于3的整數(shù))，即定子有6N個凸極，轉(zhuǎn)子有4N個凸極，轉(zhuǎn)子上無繞組。定子上既有永磁體，還有勵磁線圈，形成混合勵磁結(jié)構(gòu)。永磁體嵌于定子鐵心軛部，勵磁線圈嵌繞于定子槽內(nèi)。永磁體依次排列，每兩塊永磁體之間相隔三個定子極，相鄰的永磁體數(shù)目大于等于兩個，極性交替排布，使相鄰永磁體之間三個定子極上磁通方向固定不變，兩個以上相鄰永磁體形成一組。根據(jù)定子極數(shù)不同，電機(jī)內(nèi)至少有兩組永磁體沿電機(jī)定子鐵心軛部對稱排布。兩組永磁體之間至少應(yīng)有6個定子極，每隔三個極，對應(yīng)的鐵心槽內(nèi)嵌繞有勵磁線圈。勵磁線圈通電后，在與永磁體相鄰的定子極中，產(chǎn)生的磁場與永磁體產(chǎn)生的磁場呈并聯(lián)關(guān)系，兩者磁場方向相同，則勵磁電流起增磁作用，反之起弱磁作用，因而，勵磁電流產(chǎn)生的磁場可以對電機(jī)內(nèi)氣隙磁場起調(diào)節(jié)作用，從而控制與之匝鏈的電樞繞組輸出電壓大小。

定子極上套裝有集中電樞繞組。相鄰永磁體之間的三個定子極上套裝的電樞繞組，與其他相鄰永磁體之間的三個定子極上的電樞繞組，按其匝鏈的磁通變化規(guī)律相同原則依次串聯(lián)，分別構(gòu)成A1、B1、C1三相繞組。其他定子極上的電樞繞組，也以三個一組，按其匝鏈的磁通變化規(guī)律相同原則依次串聯(lián)，分別構(gòu)成A2、B2、C2，A3、B3、C3，……An、Bn、Cn三相繞組(n為大于等于2的整數(shù))，使電機(jī)具有多套三相繞組輸出結(jié)構(gòu)。其中，完全由永磁體之間定子極上套裝的電樞繞組串聯(lián)構(gòu)成的三相繞組A1、B1、C1，其輸出電壓受勵磁電流影響小，主要與電機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)，經(jīng)整流電路后可以作為勵磁電源，為電機(jī)的勵磁線圈提供勵磁功率，使整個電機(jī)工作于獨(dú)立發(fā)電狀態(tài)。當(dāng)然，A1、B1、C1三相輸出也可以象其他三相輸出一樣，經(jīng)整流后作為直流電源供給用電負(fù)載。A1、B1、C1，A2、B2、C2，……An、Bn、Cn也可以按各相對應(yīng)的原則相互串聯(lián)起來構(gòu)成一套三相繞組輸出。

電樞繞組的三相輸出整流電路可以是橋式整流電路，也可以是共陰極零式整流電路，或共陽極零式整流電路。

本發(fā)明的混合勵磁雙凸極無刷直流發(fā)電機(jī)具有下列有益特點(diǎn)：

①電機(jī)具有一套或多套三相繞組輸出，經(jīng)整流后可以輸出一路或多路直流電源，滿足不同應(yīng)用場合需求；

②由定子永磁體之間定子極上的電樞繞組串聯(lián)構(gòu)成的三相輸出經(jīng)整流后可以為電機(jī)勵磁線圈提供勵磁電源，使整個混合勵磁電機(jī)不需外接勵磁電源或設(shè)置單獨(dú)勵磁機(jī)，特別適用于獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)如風(fēng)力發(fā)電等應(yīng)用場合；