[發明專利]永磁電勵磁混合直流電機

無效

• 申請號: 201110136026.5
• 申請日: 2011-05-25
• 公開（公告）號: CN102801233A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 馬加良
• 申請（專利權）人: 馬加良
• 主分類號: H02K1/22
• 分類號: H02K1/22;H02K1/27;H02K13/00;H02K29/08;H02K23/02
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 李德強

技術領域

本發明創造涉及一種直流電機，特別是一種通過改變磁場調節輸出扭矩的永磁電勵磁混合直流電機。

背景技術

隨著社會的發展和科技的進步，生活水平不斷提高，能源緊缺及環境污染問題卻是日益突出，電動汽車、電動三輪車和電動二輪車由于具有環保節能、操作簡單方便、運行成本省，近幾年得到快速發展，電動車無刷永磁直流電機供不應求。無刷永磁直流電機在現代節能家電及高檔工業設備中應用也相當普遍。

目前無刷永磁直流電機如圖2所示，它包括機體1、轉軸4、定子鐵芯6、轉子鐵芯7、軸承8、位置傳感器2、定子電樞繞組3、磁鋼5，定子電樞繞組3繞在定子鐵芯6上，磁鋼5固定在轉子鐵芯7上。無刷永磁直流電機工作原理如圖1所示，位置傳感器2檢測磁鋼5相對于電樞繞組3的位置，把位置信號提供給無刷控制器，無刷控制器進行邏輯轉換后產生脈寬調制的PWM信號，經過驅動電路放大后逆變推動功率開關管，從而使各定子電樞繞組2按順序工作，并在氣隙中產生有效跳躍式旋轉磁場，轉子磁場受到氣隙中轉動磁場的作用下沿著固定方向連續運轉，直流電機輸出動力，直流電源一般采用蓄電池。位置傳感器2根據不同工作需要可采用磁敏式霍爾傳感器、磁電式傳感器、光電式傳感器、觸點開關式傳感器等。最常用的位置傳感器為磁敏式霍爾傳感器，其安裝位置通常有兩種方式：第一種方式是將直接將磁敏式霍爾傳感器固定在定子鐵芯6上，利用磁鋼5作為感應磁體；第二種方式是磁敏式霍爾傳感器固定在機體1的端蓋上與轉軸4上的傳感磁鋼接近并保持一定間隙。現在也可與無位置傳感控制器配合使用，可省去位置傳感器，使電機結構更為簡便，由于控制器是現有技術在此不再描述。

上述無刷永磁直流電機在使用過程中由于無法滿足如下要求：1、當正常行駛時，要求電機轉速快、輸出扭矩小；2、當爬坡或大負載時，要求電機轉速慢、輸出扭矩大。導致在爬坡和大負載時常常使無刷永磁直流電機處于非正常狀態下運轉，迫使電動車電機在低效率區工作，導致電機堵轉、發熱，甚至停止轉動，引起蓄電池突然大電流和深度放電，造成電機、蓄電池、無刷控制器等重要部件受到沖擊損壞。為此，許多生產廠家和有識之士都進行了卓有成效地開發和研究，但至今尚未有合理的產品面世。

發明內容

為了克服現有無刷永磁直流電機存在的上述弊病，本發明創造的目的是提供一種結構簡單合理、能根據不同要求輸出不同扭矩的永磁電勵磁混合直流電機。

本發明創造解決其技術問題所采用的技術方案，它包括機體、定子鐵芯、轉子鐵芯、轉軸，轉軸通過軸承可轉動地設置在機體上，轉子鐵芯固定在轉軸上，定子鐵芯上至少設有三組定子電樞繞組，轉子鐵芯表面至少設有一對磁鋼，所述轉子鐵芯上繞有與磁鋼表面磁極相一致的轉子勵磁繞組，轉軸上固定有集電環，機體上固定有與集電環相配合的電刷總成，轉子勵磁繞組與集電環連接。

所述的磁鋼上設有至少一個導磁孔，轉子鐵芯深入該導磁孔內。

所述的磁鋼安裝在轉子鐵芯表面的卡槽上。

所述轉子鐵芯的繞線槽上設有過盈配合的絕緣插銷。

所述的定子鐵芯上固定有位置傳感器，位置傳感器與磁鋼相對應。

所述機體的端蓋上固定有位置傳感器，轉軸上固定有傳感磁鋼，位置傳感器與傳感磁鋼相對應。

所述的位置傳感器是磁敏式霍爾傳感器、磁電式傳感器、光電式傳感器和觸點式傳感器的任一種。

采用上述結構后，與現有技術比較有如下優點和效果：

一是正常工作時定子電樞繞組工作，轉子勵磁繞組不工作，由磁鋼提供磁場，其工作原理與無刷永磁直流電機相同，無刷控制器的控制電路進行邏輯變換后產生脈寬調制的PWM信號，經過驅動電路放大后逆變推動功率開關管，從而使各定子電樞繞組按順序工作，并在氣隙中產生有效跳躍式旋轉磁場，轉子磁場受到氣隙中轉動磁場的作用下沿著固定方向連續運轉，此時的轉矩為M＝CΦmΦδIa，C為常數，Φm為每極磁通，Φδ為氣隙磁通，Ia為定子電樞繞組電流，這時不需要勵磁電流，電機在高轉速小扭矩工作狀態，可提高電動機的功率因數，而且在穩定運行時沒有轉子電阻損耗，從而使其效率比同規格的感應電機有所提高，而且永磁無刷直流電機在25％-120％額定負載范圍內均可保持較高效率和功率因數，從而使電機在運轉時，特別是輕負載運行時有著顯著的節能效果。