CN102420511A - 一种混合励磁磁极结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种混合励磁磁极结构，该混合励磁磁极结构包括铁心磁极、线圈绕组以及永磁体；线圈绕组缠绕于铁心磁极上，永磁体内置于铁心磁极中，永磁体的充磁方向为绕组线圈或铁心磁极的中心线centerline方向，永磁体与铁心磁极极面A之间的距离L大于零，由于永磁体的作用，当线圈中的电流关断后，剩余感应磁场可在更短的时间内趋于零，因此获得更大的电流关断角度；应用该磁极结构的电机具有更大的平均扭矩以及更小的振动，此外，制造安装容易，永磁体不易退磁，使用寿命长。

Description

一种混合励磁磁极结构

技术领域

本发明涉及一种应用于电机的磁极结构，尤其涉及一种混合励磁磁极结构，属于电气驱动设备领域。

 

背景技术

由于变磁阻电机的转子上没有永磁体或者绕组，结构简单，坚固可靠，且容错运行能力强，调速简单，适宜高速运行，在变速驱动应用领域有巨大的发展与应用潜力。

通常，变磁阻电机为双凸极的结构，定子和转子上均布有一定数量按一定规律布置的凸极，转子上无绕组或永磁体，定子的凸极上缠绕有线圈；转子总是从电感最小的位置转向电感最大的位置，通过相电流之间的切换，达致连续转动做功。

然而，在相电流切换时，由于相感应磁通的作用，产生了负扭矩，造成降低了电机的扭矩密度，也使得电机难以满负荷对外做功。

为了改进上述问题，一般要设置额外的电路供给额外电流，以减小相电流关断后的电流下降时间，或者提前导通下一相，以弥补相电流关断后的感应电流或者感应磁通产生的负扭矩的损失。

以上两种方案中或者降低了电机扭矩密度，或者降低了效率，同时也增加了控制***的复杂程度以及成本。

发明内容

本发明提供一种混合励磁磁极结构，以减小相电流切换过程中的负扭矩，提高电机效率以及扭矩密度和减小输出扭矩波动；同时改善电机的使用寿命。

为解决技术背景中所述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种混合励磁磁极结构，包括铁心磁极、线圈绕组以及永磁体，其中，永磁体内置于铁心的磁极中，永磁体的充磁方向为沿线圈绕组的中心线center line，永磁体与铁心的磁极极面A之间的距离L大于零，线圈绕组缠绕于内置有永磁体的铁心磁极上，；

当线圈绕组未通电时，永磁体磁通在铁心磁极内闭合；当通电时，电励磁磁通和永磁体磁通形成混合励磁磁通对外做功；当断电时，由于永磁体的作用，线圈绕组中的电流将在更短时间内下降到零，从而，采用该混合励磁磁极结构的变磁阻电机，定子电流可以在定子凸极和转子凸极接近共线的时刻关闭，获得更大的平均扭矩输出，更高的扭矩密度。

其中，所述的铁心磁极由电机用导磁材料制成的冲片叠压而成。

其中，所述的铁心磁极由导磁材料制成。

其中，永磁体的充磁方向为沿绕组的中心线center line。

其中，永磁体靠近铁心磁极极面A的一端与铁心磁极极面A之间的距离L大于零。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）永磁体内置于定子段铁心内，在相电流切换之间，负扭矩更小；

（2）永磁体安装简单；

（3）由于永磁体磁通与电励磁磁通并联，不易退磁，寿命长；

（4）在同等条件下，由于永磁体磁通的存在，所需相电流更小；

附图说明

图1是一般的变磁阻电机定子磁极结构

图2是本发明的一种混合励磁磁极结构示意图；

图3是本发明的第二具体实施例分段永磁体的一种混合励磁磁极结构示意图；

图4是本发明的第三具体实施例分段永磁体的一种混合励磁磁极结构示意图；

图5是应用本发明的一个实例—四相8/6极变磁阻电机结构示意图。

 

具体实施方式

以下结合具体实施例，进一步说明本发明的目的及其应用。

参考图1，为通常的变磁阻电机定子磁极结构示意图。

参考图2，为本发明的第一具体实施例混合励磁磁极结构示意图；

包括铁心磁极（5）、线圈绕组（2）、永磁体（3），永磁体（3）内置于磁极（5）中，永磁体（3）靠近铁心磁极（5）极面A的一端与铁心磁极（5）极面之间的距离为L，其中L大于零，永磁体的充磁方向为沿线圈或者铁心磁极中心线center line，当线圈绕组未通电时，永磁体磁通在铁心磁极内闭合，当线圈绕组通电时，电励磁磁通与永磁体磁通形成混合磁通，对外输出做功，当关断线圈绕组中的电流，由于永磁体的作用，将降低该电流趋于零的时间，从而增大电流关断角，提高电机扭矩密度。

参考图3，为本发明的第二具体实施例分段永磁体的一种混合励磁磁极结构示意图；

永磁体由三段永磁体（3-1、3-2、3-3）组成，每段永磁体充磁方向都为沿着铁心的磁极中心线center line，永磁体之间的接触面与铁心的磁极中心线center line垂直，以降低永磁体内涡流损耗；其他与第一具体实施例相同，此处不再赘述。

参考图4，为本发明的第三具体实施例分段永磁体的一种混合励磁磁极结构示意图；

永磁体由三段永磁体（3-10、3-20、3-30）组成，永磁体之间的接触面与铁心的磁极中心线center line平行，每段永磁体充磁方向都为沿着铁心的磁极中心线center line，以达到降低永磁体内涡流损耗的目的；其他与第一具体实施例相同，此处不再赘述。

应该要说明的是，在第二和第三具体实施例中，永磁体由分段的永磁体组成，分别为（3-1、3-2、3-3）和（3-10、3-20、3-30），以达到降低永磁体内涡流损耗的目的；同样，永磁体可以由四段或者更多或者更少的分段永磁体组成，分段的永磁体之间的接触面也可以与磁极中心线不平行或者不垂直；此处仅以具体实施例作为示例，而不是限制的目的。

参考图5，为应用本实用新型的一个实例—四相8/6极变磁阻电机结构示意图；

本实例中的四相8/6极变磁阻电机为内转子旋转电机，由定子铁心（1）、转子铁心（7）、线圈绕组（2）以及输出轴（6）组成，四相分别为（A1-A2、B1-B2、C1-C2、D1-D2），其中，定子铁心（1）具有8个以预定的间距沿定子铁心内圆面向内突出的铁心磁极（5）；线圈绕组（2）缠绕于定子铁心向内突出的铁心磁极（5）周围；转子铁心（7），其具有6个以预定的间距沿径向向外突出的转子磁极（4）；永磁体（3）内置于定子铁心上的向内突出的铁心磁极（5）内，且该永磁体（3）沿铁心磁极（5）中心线方向充磁；线圈绕组（2）、永磁体（3）以及定子上的向内突出的铁心磁极（5）组成了本实用新型的混合励磁磁极结构； 电机转子以预定的逆时针方向转动，A1-A2相共线，该相电流关断，D1-D2相为接下来导通的相，采用本发明的混合励磁磁极结构，将使得A1-A2相电流在关断时产生的感应磁通在更短的时间内趋于零，这样减少了A1-A2相作用于转子上的负扭矩；

应该要说明的是，给出本实例以进一步说明本发明的目的，本发明的应用并不受限于上述实例，同样可应用其他的情况，例如直线电机等。

虽然本发明的具体实施例已揭露如上，本发明并不受限于上述具体实施例，技术人员当可理解，在不脱离本发明的情况下，可以对公开实施方案进行改变，因此，上面的几个实施例仅用于示例而不用于限制的目的。

Claims (6)

1.一种混合励磁磁极结构，其特征在于，包括铁心磁极、线圈绕组以及永磁体，其中，永磁体内置于铁心磁极中，永磁体的充磁方向为沿线圈绕组的中心线center line，永磁体与铁心的磁极极面A之间的距离L大于零，线圈绕组缠绕于内置有永磁体的铁心磁极周围。

2.根据权利要求1所述的混合励磁磁极结构，其特征在于，所述的铁心磁极由软磁材料制成的冲片叠压而成，或由其他导磁材料制成。

3.根据权利要求1所述的混合励磁磁极结构，其特征在于，所述的永磁体内置于铁心磁极内。

4.根据权利要求1所述的混合励磁磁极结构，其特征在于，所述永磁体的充磁方向为沿线圈绕组或者铁心磁极的中心线center line。

5.根据权利要求3所述的混合励磁磁极结构，其特征在于，所述的永磁体可由分段永磁体组成。

6.根据权利要求1所述的混合励磁磁极结构，其特征在于，所述铁心磁极内的永磁体与铁心的磁极极面A之间的距离大于零。

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