磁場調制式混合勵磁電機制造技術

本發明專利技術公開了一種磁場調制式混合勵磁電機，包括定子和轉子，其中定子包括定子鐵心和繞組，繞組包括交流電樞繞組和直流勵磁繞組，定子鐵心設計為開口槽，交流電樞繞組和直流勵磁繞組設置在定子鐵心的開口槽內，轉子包括轉子鐵心和轉子永磁體，轉子永磁體固定設置于轉子鐵心上，其中，交流電樞繞組同時與轉子永磁體和直流勵磁繞組產生的磁場互相作用。通過本發明專利技術提供的磁場調制式混合勵磁電機，增強了氣隙磁場的可調節性，擴展了電機的調速范圍；通過將電樞繞組和勵磁繞組皆置于定子中，使得轉子部分僅由鐵心和永磁體組成，避免了將繞組置于轉子部分時導致的結構復雜性，提高了電機運行的可靠性，也利于電機繞組的散熱。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及無刷同步電機領域，尤其涉及一種磁場調制式混合勵磁電機。
技術介紹
電機是現代工業中重要的驅動部件，提高電機的性能對于工業的發展具有重要意義。相較于被廣泛使用的異步電機，永磁同步電機具有低損耗、高功率密度以及高功率因數等優點。隨著高性能永磁材料的發展，永磁同步電機的性能也不斷提高，在對電機性能有較高要求的領域，永磁同步電機正得到日益廣泛的應用。傳統的永磁同步電機的氣隙磁場主要由永磁體產生，由于永磁體的可調節性能不強，因而限制了電機的速度調節范圍。為解決這一問題，混合勵磁電機被國內外眾多專家學者所提出。在混合勵磁電機中，由永磁體以及勵磁繞組同時產生氣隙磁場，因而增強了混合勵磁電機的磁場強度的可調節性能，同時混合勵磁電機保留了永磁同步電機的高功率密度等優點。然而，相較于傳統永磁同步電機，混合勵磁電機的結構通常更復雜，在增加生產難度的同時也降低了電機的運行可靠性。磁場調制式永磁電機的基本工作原理，是通過在氣隙中放置調磁鐵塊來使得氣隙導磁率變得不均勻，從而使氣隙磁場產生一定極對數的諧波分量，電機繞組就可以通過這些諧波分量與電機轉子相互作用，達到轉矩傳遞和變速的目的。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種磁場調制式混合勵磁電機，以改進現有混合勵磁電機結構復雜和可靠性低的缺點。本專利技術為了解決上述技術問題，采用的技術方案是：一種磁場調制式混合勵磁電機，包括定子和轉子，其中所述定子包括定子鐵心和繞組，所述繞組包括交流電樞繞組和直流勵磁繞組，所述定子鐵心設計為開口槽，所述交流電樞繞組和所述直流勵磁繞組設置在所述定子鐵心的所述開口槽內，所述轉子包括轉子鐵心和轉子永磁體，所述轉子永磁體固定設置于所述轉子鐵心上，其中，所述交流電樞繞組同時與所述轉子永磁體和所述直流勵磁繞組產生的磁場互相作用。優選地，所述定子鐵心和所述轉子鐵心由齒槽式硅鋼片疊制而成，所述轉子鐵心設計為開口槽。優選地，所述直流勵磁繞組的極對數與所述定子鐵心的齒數相等。優選地，所述磁場調制式混合勵磁電機為旋轉電機，所述定子鐵心沿圓周方向且靠近所述轉子的一側開槽。優選地，所述轉子永磁體沿半徑向外方向充磁或者沿半徑向內方向充磁。優選地，所述交流電樞繞組的極對數與所述定子鐵心的齒數之和等于所述轉子鐵心的齒數，所述轉子永磁體的極數與所述轉子鐵心的所述齒數相等。優選地，還包括定子永磁體，所述定子永磁體設置在所述定子鐵心的齒部頂端，所述定子永磁體的極對數等于所述定子鐵心的齒數。優選地，所述磁場調制式混合勵磁電機為直線電機，所述定子鐵心沿垂直于所述轉子向下的方向并貼近所述轉子的一側開槽。優選地，所述轉子永磁體沿垂直于所述轉子向上的方向充磁或者沿垂直于所述轉子向下的方向充磁。優選地，在所述定子長度內，所述交流電樞繞組的極對數與所述定子鐵心的齒數之和等于所述轉子鐵心的齒數，所述轉子永磁體的極數與所述轉子鐵心的所述齒數相等。實施本專利技術實施例，具有如下有益效果：通過本專利技術提供的磁場調制式混合勵磁電機，由永磁體和勵磁繞組電流共同產生氣隙磁場，增強了氣隙磁場的可調節性，擴展了電機的調速范圍；通過對勵磁電流的方向和大小進行調節，即可以實現對氣隙磁場的調節，從而適應電機不同運行狀態的需要；此外，通過將電樞繞組和勵磁繞組皆置于定子中，使得轉子部分僅由鐵心和永磁體組成，避免了將繞組置于轉子部分時導致的結構復雜性，提高了電機運行的可靠性，也利于電機繞組的散熱。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術一實施例提供的磁場調制式混合勵磁電機的結構示意圖；圖2是本專利技術另一實施例提供的磁場調制式混合勵磁電機的結構示意圖；圖3是本專利技術再一實施例提供的磁場調制式混合勵磁電機的結構示意圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。圖1為本專利技術一實施例提供的磁場調制式混合勵磁電機100的結構示意圖。如圖1所示，磁場調制式混合勵磁電機100為旋轉電機，包括由定子鐵心110和繞組120構成的定子和由轉子鐵心130和轉子永磁體140的轉子。其中，定子鐵心110設計為開口槽，沿圓周方向且靠近轉子的一側開槽。繞組120包括交流電樞繞組122和直流勵磁繞組124，交流電樞繞組122和直流勵磁繞組124設置在定子鐵心110的開口槽內。轉子鐵心130設計為開口槽。轉子永磁體140固定設置于轉子鐵心130上。進一步地，在本專利技術一實施例中，定子鐵心110和轉子鐵心130由齒槽式硅鋼片疊制而成。進一步地，在本專利技術一實施例中，直流勵磁繞組124的極對數與定子鐵心110的齒數相等，交流電樞繞組122的極對數與定子鐵心110的齒數兩者之和等于轉子鐵心130的齒數，轉子永磁體140的極數與轉子鐵心130的齒數相等。進一步地，在本專利技術一實施例中，轉子永磁體140的充磁方向相同，都沿半徑向外方向充磁或者都沿半徑向內方向充磁。具體而言，在工作時，在磁場調制式混合勵磁電機100的交流電樞繞組122中通入交流電，產生基波極對數為P(P為交流電樞繞組122的極對數)的旋轉磁場，由于M個定子鐵心110的齒部的存在導致氣隙不均勻，使交流電樞繞組122的旋轉磁場產生極對數為Z(Z為轉子鐵心130的齒數，等于轉子永磁體140的極數)的諧波分量，由于該諧波分量與轉子永磁體140的基波磁場具有相同的極對數，使得交流電樞繞組122可以和轉子永磁體140互相作用；類似地，轉子永磁體140產生基波極對數為Z的磁場，由于M個定子鐵心110的齒部的存在導致氣隙不均勻，產生極對數為P的諧波分量，由于該諧波分量與交流電樞繞組122具有相同的極對數，同樣使得交流電樞繞組122和轉子永磁體140互相作用。當在直流勵磁繞組124中通入正向或反向電流時，產生基波極對數為M的磁場，由于Z個轉子鐵心130的齒部的磁導率遠高于轉子永磁體140的磁導率，使得氣隙不均勻，從而使直流勵磁繞組124產生的磁場產生極對數為P的諧波分量，由于該諧波分量與交流電樞繞組122具有相同的極對數，使得直流勵磁繞組124可以和交流電樞繞組122互相作用；類似地，在交流電樞繞組122中通入交流電后產生的基波極對數為P的旋轉磁場，在轉子鐵心130的齒部的調制作用下，產生極對數為M的諧波分量，由于該諧波分量與直流勵磁繞組124具有相同的極對數，同樣使得直流勵磁繞組124可以與交流電樞繞組122互相作用。由上所述可知，通過磁場調制原理，交流電樞繞組122可以同時與轉子永磁體140及直流勵磁繞組124產生的磁場互相作用，因此，磁場調制式混合勵磁電機100的氣隙磁場由轉子永磁體140和直流勵磁繞組124的勵磁電流共同決定。通過對勵磁電流的方向和大小進行調節，即可以實現對氣隙磁場的調節，從而使適應電機不同運行狀態的需要。圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種磁場調制式混合勵磁電機，其特征在于，包括定子和轉子，其中所述定子包括定子鐵心和繞組，所述繞組包括交流電樞繞組和直流勵磁繞組，所述定子鐵心設計為開口槽，所述交流電樞繞組和所述直流勵磁繞組設置在所述定子鐵心的所述開口槽內，所述轉子包括轉子鐵心和轉子永磁體，所述轉子永磁體固定設置于所述轉子鐵心上，其中，所述交流電樞繞組同時與所述轉子永磁體和所述直流勵磁繞組產生的磁場互相作用。

【技術特征摘要】
1.一種磁場調制式混合勵磁電機，其特征在于，包括定子和轉子，其中所述定子包括定子鐵心和繞組，所述繞組包括交流電樞繞組和直流勵磁繞組，所述定子鐵心設計為開口槽，所述交流電樞繞組和所述直流勵磁繞組設置在所述定子鐵心的所述開口槽內，所述轉子包括轉子鐵心和轉子永磁體，所述轉子永磁體固定設置于所述轉子鐵心上，其中，所述交流電樞繞組同時與所述轉子永磁體和所述直流勵磁繞組產生的磁場互相作用。2.根據權利要求1所述的磁場調制式混合勵磁電機，其特征在于，所述定子鐵心和所述轉子鐵心由齒槽式硅鋼片疊制而成，所述轉子鐵心設計為開口槽。3.根據權利要求1所述的磁場調制式混合勵磁電機，其特征在于，所述直流勵磁繞組的極對數與所述定子鐵心的齒數相等。4.根據權利要求1所述的磁場調制式混合勵磁電機，其特征在于，所述磁場調制式混合勵磁電機為旋轉電機，所述定子鐵心沿圓周方向且靠近所述轉子的一側開槽。5.根據權利要求4所述的磁場調制式混合勵磁電機，其特征在于，所述轉子永磁體沿半徑向外方向充磁或者沿半徑向...

【專利技術屬性】
技術研發人員：牛雙霞，劉玉龍，傅為農，
申請(專利權)人：香港理工大學，
類型：發明
國別省市：中國香港;81