[發(fā)明專利]并聯(lián)式混合勵(lì)磁開關(guān)磁鏈電機(jī)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910025636.0
• 申請(qǐng)日: 2009-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN101510701A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宇;鄧智泉;王曉琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K1/17
• 分類號(hào): H02K1/17;H02K3/46;H02K3/28;H02K1/24
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 魏學(xué)成

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種勵(lì)磁電機(jī)，尤其涉及一種并聯(lián)式混合勵(lì)磁開關(guān)磁鏈電機(jī)，屬于混合勵(lì)磁電機(jī)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在電機(jī)領(lǐng)域中，永磁電機(jī)在效率、功率密度、轉(zhuǎn)矩密度方面具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，在對(duì)體積和功率要求苛刻的場(chǎng)合比較適用。但是其永磁體置于轉(zhuǎn)子上，大功率/寬轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)存在如下問題：1、高速旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力較大，須對(duì)永磁體進(jìn)行防護(hù)；2、永磁體散熱困難；3、永磁體磁場(chǎng)與電樞磁場(chǎng)為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，永磁體受電樞磁場(chǎng)影響較大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生不可逆退磁。

開關(guān)磁阻電機(jī)定、轉(zhuǎn)子是雙凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上無永磁體也無繞組，它的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是最為簡(jiǎn)單的。高壓直流開關(guān)磁阻電機(jī)起動(dòng)/發(fā)電系統(tǒng)也一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注和研究的熱點(diǎn)，在美國(guó)空軍的資助下美國(guó)GE和Sund?strand公司1985年開始聯(lián)合研制270V高壓直流開關(guān)磁阻電機(jī)起動(dòng)/發(fā)電系統(tǒng)(30kw)，該系統(tǒng)現(xiàn)應(yīng)用在美國(guó)開發(fā)的最新聯(lián)合攻擊機(jī)F35中，它是目前國(guó)際上認(rèn)為性能最好的270V高壓直流起動(dòng)/發(fā)電系統(tǒng)。

開關(guān)磁阻電機(jī)由于是半周期工作，電機(jī)功率密度要低于永磁電機(jī)。永磁雙凸極電機(jī)、電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)通過加入第二套磁場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的全周期運(yùn)行，提高了電機(jī)的功率密度。但是雙凸極電機(jī)的磁鏈波形是單極性，電機(jī)材料的利用率不高，另外，雙凸極電機(jī)的反電勢(shì)波形不夠規(guī)則，工作在發(fā)電狀態(tài)時(shí)若采用二極管不控整流電路，功率因數(shù)較低。

與永磁雙凸極電機(jī)同屬于定子永磁式電機(jī)的永磁開關(guān)磁鏈電機(jī)從結(jié)構(gòu)上來看，可以看成是普通的開關(guān)磁阻電機(jī)在定子齒上開槽，插入永磁體。它的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與開關(guān)磁阻電機(jī)相同；從反電勢(shì)波形來看，雙極性正弦波形反電勢(shì)與BLAC電機(jī)相同，因此它的功率密度要大于開關(guān)磁阻電機(jī)；從磁鏈波形來看，永磁開關(guān)磁鏈電機(jī)磁鏈波形為雙極性，電機(jī)材料的利用率要高于永磁雙凸極電機(jī)、電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)。

綜上所述，永磁開關(guān)磁鏈電機(jī)的特點(diǎn)如下：1、永磁體置于定子上，易于冷卻，不受離心力；2、特有的“聚磁”效應(yīng)使得電機(jī)在采用矯頑力較低的永磁體時(shí)也可獲得較高的氣隙磁密；3、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于高速運(yùn)行；4、永磁體磁場(chǎng)與電樞磁場(chǎng)為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，永磁體受電樞磁場(chǎng)影響小，弱磁能力優(yōu)于轉(zhuǎn)子永磁式電機(jī)；5、電機(jī)采用集中式繞組，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，端部銅損小，電機(jī)效率高；6、轉(zhuǎn)矩密度和功率密度要優(yōu)于永磁雙凸極電機(jī)和轉(zhuǎn)子永磁式電機(jī)。

但從本質(zhì)上來講，永磁開關(guān)磁鏈電機(jī)屬于永磁勵(lì)磁電機(jī)，氣隙磁場(chǎng)難于調(diào)節(jié)，難于實(shí)現(xiàn)電機(jī)的寬轉(zhuǎn)速范圍運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決永磁開關(guān)磁鏈電機(jī)氣隙磁場(chǎng)調(diào)節(jié)問題而提出一種并聯(lián)式混合勵(lì)磁開關(guān)磁鏈電機(jī)。

一種并聯(lián)式混合勵(lì)磁開關(guān)磁鏈電機(jī)，包括凸極定子、電樞繞組、勵(lì)磁繞組和凸極轉(zhuǎn)子，其中：凸極定子由12個(gè)U型定子鐵塊和12個(gè)條形永磁體組合而成，每?jī)蓚€(gè)U型定子鐵塊之間嵌入一個(gè)條形永磁體，條形永磁體的長(zhǎng)度小于U型定子鐵塊U型臂的長(zhǎng)度；條形永磁體上沿其長(zhǎng)度方向纏繞勵(lì)磁線圈，勵(lì)磁線圈均為集中繞組，12個(gè)勵(lì)磁線圈串聯(lián)組成單相勵(lì)磁繞組；兩個(gè)相鄰U型定子鐵塊的相鄰U型臂上纏繞集中電樞線圈，第一集中電樞線圈、第二集中電樞線圈、第三集中電樞線圈和第四集中電樞線圈順序串聯(lián)后組成A相電樞繞組，第五集中電樞線圈、第六集中電樞線圈、第七集中電樞線圈和第八集中電樞線圈順序串聯(lián)后組成B相電樞繞組，第九集中電樞線圈、第十集中電樞線圈、第十一集中電樞線圈和第十二集中電樞線圈順序串聯(lián)后組成C相電樞繞組，勵(lì)磁繞組線圈與電樞繞組的集中電樞線圈軸線方向相互垂直。

本發(fā)明并聯(lián)式混合勵(lì)磁開關(guān)磁鏈電機(jī)通過適當(dāng)減小永磁體的長(zhǎng)度以纏繞勵(lì)磁繞組線圈，在不增加電機(jī)體積、不增加電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的情況下即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)的調(diào)節(jié)。電機(jī)勵(lì)磁繞組的磁通軸線與電樞繞組的磁通軸線互相垂直，永磁磁通路徑與勵(lì)磁磁通路徑一致，勵(lì)磁繞組在調(diào)節(jié)氣隙磁場(chǎng)幅值的同時(shí)，并不會(huì)改變氣隙磁場(chǎng)的波形形狀，保證了混合勵(lì)磁開關(guān)磁鏈電機(jī)與永磁磁鏈電機(jī)的定子磁鏈和反電勢(shì)有相同的高正弦度。本發(fā)明在交流寬范圍調(diào)速場(chǎng)合有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)截面示意圖，圖中標(biāo)號(hào)名稱：1、條形永磁體，2、U型定子鐵塊，3、凸極轉(zhuǎn)子，A1～A4、B1～B4、C1～C4均為電樞繞組的集中電樞線圈；圖中條形永磁體上的箭頭表示勵(lì)磁方向。

具體實(shí)施方式