[發明專利]串聯磁路混合勵磁永磁電機

有效

• 申請號: 201210572679.2
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103051134A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 夏永洪;黃劭剛;張景明;陳瑛
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: H02K21/12
• 分類號: H02K21/12;H02K21/04;H02K1/17;H02K1/27
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明屬于電機領域，涉及一種永磁電機。

背景技術

永磁電機具有高效率、高功率密度、結構靈活等諸多優點。使得永磁電機在油田、礦井、鋼廠、紡織以及航空航天等領域均有廣泛應用。然而，永磁電機存在氣隙磁場調節困難的缺點，當永磁電機作發電機使用時，其端電壓會隨負載大小、負載性質或者原動機轉速等因素變化而變化，從而影響供電的質量；當永磁電機作電動機使用時，難以獲得寬廣的調速范圍。因此，永磁電機氣隙磁場調節困難的缺點又在一定程度上限制了永磁電機的廣泛應用和推廣。

混合勵磁永磁電機中同時存在永磁磁動勢和電勵磁磁動勢兩種磁動勢源，通過調節電勵磁磁動勢大小和方向可以實現永磁電機氣隙磁場的調節。經過國內外學者多年的研究，現有的混合勵磁永磁電機結構近30種。在這些混合勵磁永磁電機中，有些混合勵磁永磁電機徑向磁路和軸向磁路共存，因而增加了電機磁路長度，使得電機軸向長度不宜太長。有些混合勵磁永磁電機轉子分成兩段，兩段轉子在磁路上相互獨立，可以看作是一臺永磁同步電機和一臺電勵磁同步電機的組合，因而材料的利用率低，降低了電機的功率密度。有些混合勵磁永磁電機存在附加氣隙，降低了電機的效率，同時使電機結構變得復雜。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種無軸向磁場和無附加氣隙的串聯磁路混合勵磁永磁電機。

本發明的技術方案是通過以下技術方案實現的。

本發明所述的串聯磁路的混合勵磁永磁電機，包括一機殼（1），機殼（1）內裝有由定子鐵心（2）、定子繞組（3）組成的定子和由永磁體（4）、轉軸（6）、轉子鐵心（7）、轉子勵磁繞組（8）、轉子非磁性材料（9）組成的轉子；定子繞組（3）分布于定子鐵心（2）上沿圓周方向開設的槽（10）中，轉子鐵心（7）上布置有永磁體（4）和轉子勵磁繞組（8），所述的永磁體（4）建立的永磁磁動勢源和所述的轉子勵磁繞組（8）建立的電勵磁磁動勢源在磁路上串聯；轉子非磁性材料（9）位于轉子鐵心（7）和轉軸（6）之間。

所述的定子繞組（3）可以為三相繞組，也可以為單相或者多相繞組；可以為整數槽繞組，也可以為分數槽繞組。

所述的轉子勵磁繞組（8）可以是集中繞組，也可以為分布繞組。

所述的轉子永磁體（4）的數量可以根據需要任意設置。

所述的轉子在定子內或者放置于定子外。

所述的轉子永磁體（4）可以采用徑向結構、切向結構，以及混合結構。

本發明的串聯磁路混合勵磁永磁電機定子上布置一套定子繞組（3），用于機電能量轉換。轉子上不僅有永磁體（4），而且布置了轉子勵磁繞組（8）,永磁體（4）建立的永磁磁動勢源和轉子勵磁繞組（8）建立的電勵磁磁動勢源在磁路上串聯。轉子極對數與定子繞組（3）極對數相同。定子繞組（3）與永磁體（4）和轉子勵磁繞組（8）相對應，產生電磁感應作用，相當于一臺旋轉磁極的同步發電機。轉子勵磁繞組（8）產生的電勵磁磁動勢用于調節電機的氣隙磁場，從而達到調節定子繞組（3）電壓的目的。

本發明的混合勵磁永磁電機具有如下特點。

1、勵磁磁場主要由永磁體建立，轉子勵磁繞組僅用于實現氣隙磁場的輔助調節，可以充分發揮永磁體的作用。

2、通過調節轉子勵磁繞組電流可以方便地調節電機的氣隙磁場，克服了永磁電機氣隙磁場調節困難的缺點。

3、與普通同步電機結構相似，具有較高的功率密度，同時有利于電機繞組和磁極形狀的優化設計，以獲得畸變率低的電壓波形。

4、不存在軸向磁路和附加氣隙，磁路短，漏磁小。

附圖說明

圖1是圖2的A-A截面圖,為串聯磁路混合勵磁永磁電機結構示意圖。其中1為機殼，2為定子鐵心，3為定子繞組，4為永磁體，5為軸承，6為轉軸，7為轉子鐵心，8為轉子勵磁繞組，9為轉子非磁性材料。

圖2是圖1中電機截面圖，以4極為例。其中2為定子鐵心，3為定子繞組，4為永磁體，6為轉軸，7為轉子鐵心，8為轉子勵磁繞組，9為轉子非磁性材料，10為定子鐵心上布置繞組的槽。

圖3是永磁體單獨作用產生的磁力線示意圖，以4極為例。

圖4是永磁體和勵磁繞組共同作用產生的磁力線示意圖，以4極為例。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

實施例。