CN101355286B - 混合励磁型永磁开关磁链电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的混合励磁型永磁开关磁链电机，包括转子，定子和不导磁的机壳，转子为齿槽式铁心，定子铁心由永磁体、第一“U”形铁心、磁阻片和第二“U”形铁心依次循环构成，永磁体N极、S极交替排列，永磁体和紧贴在永磁体两侧的第一、第二“U”铁心的一边构成电枢齿，磁阻片和紧贴在磁阻片两侧的第一、第二“U”铁心的另一边构成励磁齿，电枢齿上绕置三相电枢绕组，励磁齿上绕置单相励磁绕组。本发明的混合励磁型永磁开关磁链电机，气隙磁场由励磁绕组产生的电励磁磁场和永磁体产生的磁场共同构成，气隙磁场可调，使电机具有优异的可控性，同时提高了永磁体利用率并具备相当的容错能力，易于扩大电机运行速度范围，满足不同应用场合。
Description
技术领域
本发明涉及永磁无刷直流电机，尤其是混合励磁型永磁开关磁链电机，属于电机制造技术领域。
背景技术
电机是现代工业***中的主要驱动部件，性能优异的电机对整个驱动***至关重要。近年来，随着电力电子技术、永磁材料和微机控制技术的发展，永磁无刷直流电机得到迅速发展，永磁无刷直流电机具有高效、高功率密度的特点，随着高性能永磁材料的问世，大大提高了永磁无刷直流电机的功率密度和性能。另一方面，开关磁阻电机因为结构简单、可靠性好等特点，得到越来越广泛的应用。在开关磁阻电机的定子齿中间放置永磁体得到的永磁开关磁链电机，结合了开关磁阻电机和永磁电机的特点，既有开关磁阻电机结构简单可靠性好等特点，同时兼具永磁电机功率密度高等特点。在永磁开关磁链电机中，转子仅由铁心叠片构成，结构简单可靠；永磁体和电枢绕组都置于定子上，非常易于散热冷却。
但是，传统永磁开关磁链电机的气隙磁场主要由永磁体励磁产生，难以调节，这样就限制了电机的运行速度范围。此外，传统永磁开关磁链电机中还存在漏磁严重，永磁体利用率低等问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种混合励磁型永磁开关磁链电机，其励磁绕组产生的电励磁磁场和永磁磁场产生磁场共同构成气隙磁场，从而实现气隙磁场可调，获得电机更加优异的可控性，同时提高永磁体利用率并具备相当的容错能力，适合应用于工业传动等领域。
本发明的混合励磁型永磁开关磁链电机，包括转子，定子和不导磁的机壳，转子为齿槽式铁心，固定在机壳内的定子铁心由永磁体、第一“U”形铁心、磁阻片和第二“U”形铁心依次循环构成，永磁体N极、S极交替排列，永磁体和紧贴在永磁体两侧的第一、第二“U”铁心的一边构成电枢齿，磁阻片和紧贴在磁阻片两侧的第一、第二“U”铁心的另一边构成励磁齿，电枢齿上绕置三相电枢绕组，励磁齿上绕置单相励磁绕组，三相电枢绕组和励磁绕组分别为集中绕组。
上述的转子铁心由硅钢片叠制而成。
上述的第一“U”形铁心和第二“U”铁心由硅钢片叠制而成。第一“U”形铁心和第二“U”铁心的开口可以是全开口，也可以是半开口。
本发明中，所说的永磁体为平行充磁的钕铁硼、钐钴或铁氧体。所说的磁阻片为塑料、铝、不导磁钢或陶瓷。所说的机壳为铝或不导磁钢。
由于转子齿形成的凸极效应，随着转子位置的改变，电枢绕组所铰链的永磁体励磁磁链发生双极性变化，由此感应产生反电势，如果给电枢绕组施加适当电流即可驱动转子转动。
工作时，将混合励磁型永磁开关磁链电机的三相电枢绕组与已接直流电源的控制电路相连。利用转子位置传感器检测转子位置，由此确定三相电枢绕组的导通状态，因为直流电源通过控制电路给三相绕组加载频率为f的三相电压，则在三相电枢绕组中流过频率同为f的三相电流，于是转子转速n＝60·f/p(p为电枢绕组极对数)。通过控制加到三相电枢绕组上的电压大小和频率，则可调节电机的速度。将单相励磁绕组接直流电源，根据需要对励磁绕组施以正向或反向电流，对永磁气隙磁场起到加强或减弱的作用。通过对励磁电流方向和大小的调节，实现对对电机合成气隙磁场的调节，从而调节电机运行速度、转矩等，适合不同场合的需要。此外，本发明公开的混合励磁型永磁开关磁链电机，所采用的电枢绕组排布方式，电枢绕组和励磁绕组间隔排布，电枢绕组之间互感很小，实现了电枢绕组之间的电磁隔绝，这样使电机具备了一定的容错能力。本发明的有益效果在于：
1.永磁体励磁和励磁绕组电励磁共同合成气隙磁场，实现了气隙磁场的可调节性，使混合励磁型永磁开关磁链电机具有更佳的可控性。
2.转子仅由铁心叠片构成，结构简单、可靠。
3.永磁体和绕组都置于定子上，易于散热、冷却，提高功率密度。
4.电枢绕组和励磁绕组间隔排布，电枢绕组之间互感很小，实现了电枢绕组之间的电磁隔绝，具有较高容错性能。
5.具有磁阻片的励磁齿对电枢绕组起到物理隔绝的作用，进一步提高电机的容错性能。
6.永磁体利用率提高。
7.可采用传统永磁无刷直流电机的控制方法，控制灵活、多样。
附图说明
图1是本发明混合励磁型永磁开关磁链电机的结构示意图。
具体实施方式
参照图1，混合励磁型永磁开关磁链电机包括转子1，定子2和不导磁的机壳5，转子为齿槽式铁心，固定在机壳内的定子铁心由永磁体2.1、第一“U”形铁心2.2、磁阻片2.3和第二“U”形铁心2.4依次循环构成，永磁体N极、S极交替排列，永磁体2.1和紧贴在永磁体两侧的第一、第二“U”铁心的一边构成电枢齿，磁阻片2.3和紧贴在磁阻片两侧的第一、第二“U”铁心的另一边构成励磁齿，电枢齿上绕置三相电枢绕组3，励磁齿上绕置单相励磁绕组4，三相电枢绕组3和励磁绕组4分别为集中绕组。
图示实例中，转子1有10个齿，定子有6个绕有三相电枢绕组的电枢齿和6个绕有励磁绕组的励磁齿，每个电枢齿中间夹一块永磁体，相邻永磁体N极、S极交替排列，共6块永磁体，每个励磁齿中间夹一块磁阻片，共6块磁阻片。三相电枢绕组为两对极集中绕组，单相励磁绕组为六对极集中绕组。
本发明的混合励磁型永磁开关磁链电机，气隙磁场由励磁绕组产生的电励磁磁场和永磁体产生的磁场共同构成，气隙磁场可调，使电机具有优异的可控性，同时提高永磁体利用率并具备相当的容错能力，易于扩大电机运行速度范围，满足不同应用场合。
Claims (7)
1.混合励磁型永磁开关磁链电机，其特征在于包括转子(1)，定子(2)和不导磁的机壳(5)，转子为齿槽式铁心，固定在机壳内的定子铁心由永磁体(2.1)、第一“U”形铁心(2.2)、磁阻片(2.3)和第二“U”形铁心(2.4)依次循环构成，永磁体N极、S极交替排列，永磁体(2.1)和紧贴在永磁体两侧的第一、第二“U”形铁心的一边构成电枢齿，磁阻片(2.3)和紧贴在磁阻片两侧的第一、第二“U”形铁心的另一边构成励磁齿，电枢齿上绕置三相电枢绕组(3)，励磁齿上绕置单相励磁绕组(4)，三相电枢绕组(3)和励磁绕组(4)分别为集中绕组。
2.根据权利要求1所述的混合励磁型永磁开关磁链电机，其特征在于所说的转子铁心由硅钢片叠制而成。
3.根据权利要求1所述的混合励磁型永磁开关磁链电机，其特征在于所说的第一“U”形铁心(2.2)和第二“U”形铁心(2.4)是由硅钢片叠制而成。
4.根据权利要求1所述的混合励磁型永磁开关磁链电机，其特征在于所说的第一“U”形铁心(2.2)和第二“U”形铁心(2.4)的开口为全开口或半开口。
5.根据权利要求1所述的混合励磁型永磁开关磁链电机，其特征在于所说的永磁体(2.1)为平行充磁的钕铁硼、钐钴或铁氧体。
6.根据权利要求1所述的混合励磁型永磁开关磁链电机，其特征在于所说的磁阻片(2.3)为塑料、铝、不导磁钢或陶瓷。
7.根据权利要求1所述的混合励磁型永磁开关磁链电机，其特征在于所说的机壳(5)为铝或不导磁钢。
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