[實用新型]旁路式混合勵磁電機

無效

• 申請號: 200920107672.7
• 申請日: 2009-05-06
• 公開（公告）號: CN201466826U
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 蔡一民;曾晴;夏國忠
• 申請（專利權）人: 無錫頂一電機有限公司
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K23/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張春和

技術領域

本實用新型涉及一種電機，特別是一種利用磁通旁路方法來控制氣隙磁場的混合勵磁電機。

背景技術

我國稀土資源豐富，開發應用永磁節能電機具有重大的戰略意義。“十五”期間，永磁風力發電機系統與電動汽車用永磁電機驅動系統列入國家863重大計劃已取得快速發展；目前，風力發電與混合動力汽車已成為人們關注的熱點之一。在研究風力發電與全電或混合動力汽車用寬調速永磁電機驅動系統和永磁發電機系統磁場控制技術的過程中，促使研究者深入思考與探索永磁電機的磁場控制技術和混合勵磁結構，使得永磁電機設計理念不斷產生新的變革和創新，導致了永磁電機結構、機理、設計、性能和制造技術方面的革命，逐漸形成新概念永磁電機家族。永磁電機優點很多，但勵磁調節困難。一般的IPM電機采用矢量控制技術，通過增加定子電流直軸去磁分量來減弱磁通，達到改變線圈感應電勢的目的。但隨著直軸去磁電流的不斷增大，永磁材料會發生不可逆退磁的危險，降低了電機的可靠性。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種可以簡單、靈活、經濟地調節電機氣隙磁場，改變線圈感應電勢，且能夠避免永磁體產生不可逆去磁的旁路式混合勵磁電機。

為了達到上述目的，本實用新型的構思是：采用磁通旁路的方法調節氣隙磁通既可改變感應電勢的大小，又能避免對磁鋼去磁的危害。旁路式混合勵磁電機是根據磁通走磁阻最小路徑的原則，通過調節直流勵磁電流的大小和方向，來控制旁路磁通的量值，以達到控制主磁通大小的目的。所以，旁路式混合勵磁電機在變速發電應用場合可以提供恒壓電源；在變速電動應用場合可實現理想的、比一般永磁電機更寬廣的恒功率調速范圍。

根據上述實用新型構思，本實用新型采用下述技術方案：

一種旁路式混合勵磁電機，包括殼體、左右兩個端蓋、兩套直接勵磁繞組、由定子鐵芯和電樞繞組構成的定子、以及由固定于轉軸上的轉子鐵芯和轉子鐵芯表面的磁極構成的轉子，其特征在于：

1.所述的轉子表面磁極采用永磁極和鐵磁性轉子磁極交錯排列構成，所有的永磁極有相同的極性；

2.有兩套直接勵磁繞組分別安置在所述的左右兩個端蓋內，兩套直接勵磁繞組接通的直流電流大小相同方向相反；

3.所述的殼體和端蓋由導磁材料制成，轉軸由非導磁材料制成。

上述的轉子的永磁極和鐵磁性轉子磁極的個數等于電機的極對數。

上述的左右兩個端蓋與轉子鐵芯之間的最小間隙小于定、轉子之間氣隙的長度。

上述的兩個端蓋內側有帶有雙向側壁的凸緣，該凸緣的內側壁與所述的轉子鐵芯之間形成所述的最小間隙，而其外側壁與端蓋內壁之間形成的環形凹槽內嵌入所述的直流勵磁繞組.

其原理如下：

端蓋與轉子之間的最小間隙(簡稱第二氣隙)小于電機氣隙長度，具體見圖1。由于鐵磁性轉子磁極比永磁極的磁阻小得多，根據磁通走磁阻最小路徑的原則，直流勵磁電流產生的磁通主要經過鐵磁性轉子磁極、氣隙，定子鐵芯，殼體、端蓋、第二氣隙、轉子鐵芯構成回路，磁路方向由勵磁電流方向決定。而永磁磁路的具體路徑也通過改變直流勵磁電流大小和方向加以控制，可以經過永磁體、氣隙、定子鐵芯、氣隙、鐵磁性轉子磁極以及轉子鐵芯構成回路；也可以通過永磁體、氣隙、定子鐵芯、殼體、端蓋、第二氣隙、轉子鐵芯構成回路，即永磁磁通不通過鐵磁性轉子磁極，而是經過殼體、端蓋旁路一定的磁通。這樣，不管直流勵磁電流如何變化，永磁極對應的氣隙磁密基本保持不變，鐵磁性轉子磁極對應的氣隙磁密則由直流勵磁磁通和永磁磁通共同決定，所以，改變直流勵磁電流的大小和方向，可以調節鐵磁性轉子磁極對應的氣隙磁密的幅值與方向。

由于電樞繞組的兩個有效邊分別位于相鄰的永磁極與鐵磁性轉子磁極所對應的位置，當鐵磁性轉子磁極磁密改變后，線圈感應電勢也隨之改變。

本實用新型與現有技術相比，具有如下顯而易見的突出實質性特點和優點：

1、由于鐵磁性轉子磁極對應的氣隙磁通雙向可控，感應電勢的可調范圍廣。

2、無需對交、直軸電流分量進行控制，控制策略簡單。

3、由于直流勵磁磁通通過鐵磁性轉子磁極、氣隙、定子鐵芯、殼體、端蓋、第二氣隙和轉子鐵芯構成回路，不會對永磁體產生不可逆去磁的危害。

4、直流勵磁繞組分別安置在左右端蓋內，無需電刷，電機可靠性高。

附圖說明

圖1是旁路式混合勵磁電機結構示意圖(圖中圖(a)是旁路式混合勵磁電機的軸向剖面圖，圖(b)是旁路式混合勵磁電機轉子橫截面圖)；

圖2是直流勵磁磁路示意圖；