CN102593974A - 一种混合励磁开关磁通电机 - Google Patents

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邓先明
甄文欢
黄坤
郭其锋
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Abstract

本发明公开了一种混合励磁开关磁通电机，属于电机制造技术领域，包括转轴、定子和转子，在每个定子极中线ML处的定子极铁心中沿转轴方向开凿一个矩形永磁体槽，在永磁体槽中放置永磁体和定子励磁绕组，定子励磁绕组的第一个有效边放于永磁体槽底部，第二个有效边放于永磁体槽顶部，永磁体***定子励磁绕组两个有效边之间。达到励磁磁场可以调节，提高电机的控制性能的目的，同时电枢磁场不会对永磁体的磁场产生去磁作用，保护永磁体和增加定子铁心的机械强度，减少永磁体的漏磁通，提高永磁体的利用率，顶部隔磁磁桥的存在，使得定子极表面无槽，可以减少因为开槽引起的气隙磁场和感应电势畸变。

Description

一种混合励磁开关磁通电机
技术领域
本发明涉及一种开关磁通电机，具体是一种混合励磁开关磁通电机，属于电机制造技术领域。
背景技术
随着能源危机的不断加剧，采用永磁励磁取代电励磁以节省能源消耗成为全世界的共识，同时由于我国是世界上稀土资源最丰富的国家，开发研究和推广应用新型结构的稀土永磁电机，具有重要的理论意义和实用价值。然而，由于永磁电机自身存在气隙磁场无法调节的缺点，成了限制其应用推广的瓶颈。
目前，以转子永磁型电机为原型的混合励磁电机，提出的电机结构都非常复杂，不论从制造工艺还是成品化大规模生产而言，都面临巨大的挑战；而基于永磁体的开关磁通电机励磁磁场无法调节，控制性能较差。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种混合励磁开关磁通电机，结构简单，方便实施，实现励磁磁场可调的目的。
为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种混合励磁开关磁通电机，包括转轴、定子和转子，所述的定子包括定子轭和连接在定子轭上的定子极，在每两个相邻的定子极之间设置一定子功率绕组线槽，所述的定子功率绕组线槽中布置有定子功率绕组，定子功率绕组为集中绕组，每个定子功率绕组的两个有效边分别布置在相应的定子极两侧的定子功率绕组线槽中，所述的转子包括转子轭和转子极，在每个定子极中线ML处的定子极铁心中沿转轴方向开凿一个矩形永磁体槽，在每个永磁体槽中放置永磁体和定子励磁绕组，所述的定子励磁绕组为集中绕组，定子励磁绕组的第一个有效边放于永磁体槽底部，第二个有效边放于永磁体槽顶部，所述的永磁体***定子励磁绕组两个有效边之间，所述的永磁体的磁场方向相对于自身的定子极是切向方向，相邻定子极上的永磁体的磁场方向相反，相邻定子极上的定子励磁绕组的通电方向相反。
永磁体槽的永磁体槽顶面距离定子极表面的铁心厚度为1至2毫米，构成定子极顶部隔磁磁桥，该永磁体槽的永磁体槽底面距离定子轭外表面的铁心厚度也为1至2毫米，构成定子极底部隔磁磁桥。
本发明的有益效果是：（1）、上述混合励磁开关磁通电机，在每个定子极上都有定子励磁绕组，通过控制定子励磁绕组的电流就可以方便地调节电机的磁场大小，可以极大地提高电机的控制性能；（2）、每个定子极上永磁体的磁场方向相对于自身定子极身是切向方向，而相应定子极两侧的定子功率绕组的电流产生的电枢磁场方向是径向的，因此，电枢磁场不会对永磁体的磁场产生去磁作用；（3）、永磁体槽的顶部和底部各个有一个隔磁磁桥，这些隔磁磁桥可以保护永磁体和增加定子铁心的机械强度，同时隔磁磁桥可以减少永磁体的漏磁通，提高永磁体的利用率；（4）、顶部隔磁磁桥的存在，使得定子极表面无槽，可以减少因为开槽引起的气隙磁场和感应电势畸变。
附图说明
图1是本发明的主体结构示意图；
图2是本发明的齿结构示意图。
图中：1、定子轭，2、定子极，2-1、定子极顶部隔磁磁桥，2-2、定子极底部隔磁磁桥，2-3、定子极表面，3、定子功率绕组线槽，4、定子功率绕组，5、永磁体槽，5-1、永磁体槽顶面，5-2、永磁体槽底面，6、永磁体，7、定子励磁绕组，8、转子轭，9、转子极，10、转轴，11、定子，12、转子，ML、定子极中线。
具体实施方式
下面将以常规的六极定子、八极转子的混合励磁开关磁通电机为例，并结合附图对本发明做进一步说明。
如图1和图2所示，本混合励磁开关磁通电机，包括转轴10、定子11和转子12，所述的定子11包括定子轭1和连接在定子轭1上的定子极2，在每两个相邻的定子极2之间设置一定子功率绕组线槽3，所述的定子功率绕组线槽3中布置有定子功率绕组4，定子功率绕组4为集中绕组，每个定子功率绕组4的两个有效边分别布置在相应的定子极2两侧的定子功率绕组线槽3中，所述的转子12包括转子轭8和转子极9，在每个定子极中线ML处的定子极2铁心中沿转轴10方向开凿一个矩形永磁体槽5，在每个永磁体槽5中放置永磁体6和定子励磁绕组7，所述的定子励磁绕组7为集中绕组，定子励磁绕组7的第一个有效边放于永磁体槽5底部，第二个有效边放于永磁体槽5顶部，所述的永磁体6***定子励磁绕组7两个有效边之间，所述的永磁体6的磁场方向相对于自身的定子极2是切向方向，相邻定子极2上的永磁体6的磁场方向相反，相邻定子极2上的定子励磁绕组7的通电方向相反。在本实施例中，上述混合励磁开关磁通电机的定子11和转子12的铁心均由0.5mm厚的硅钢片叠压铸成，这样可以使绕组端部缩短，导线的用量和铜耗减小，其中径向相对的两定子极2上的定子功率绕组4串联或并联成一相绕组，使本实施例中的六个定子功率绕组4就分成了ABC三相绕组。
永磁体槽5的永磁体槽顶面5-1距离定子极表面2-3的铁心厚度为1至2毫米，构成定子极顶部隔磁磁桥2-1，该永磁体槽5的永磁体槽底面5-2距离定子轭外表面2-4的铁心厚度也为1至2毫米，构成定子极底部隔磁磁桥2-2。
该混合励磁开关磁通电机的感应电势原理为：当电机旋转时，永磁体6磁通方向不变，而通过电机定子11和转子12形成的电机主磁通回路发生变化，使得电机每相定子功率绕组4下产生交变的磁通，从而在定子功率绕组4中感应出三相交变的电动势，为保护永磁体6和增加定子11铁心的机械强度，同时减少永磁体6的漏磁通，提高永磁体6的利用率，在所述永磁体槽5的顶部和底部各设有一个隔磁磁桥，即定子极顶部隔磁磁桥2-1和定子极底部隔磁磁桥2-2；此外，由于顶部隔磁磁桥2-1的存在，使得定子极2的表面呈一个平面或弧面，而不存在凹槽，减轻了现有技术在定子极上开槽引起的气隙磁场和感应电势的畸变程度。
上述混合励磁开关磁通电机的励磁调节原理是：当需要增加每极励磁磁通时，给每极上的定子励磁绕组7通正方向直流电流，它产生的磁场方向与永磁体6的磁场方向相同，这两部分磁场相加，每极下的总励磁磁通量就会加大；当需要减少每极励磁磁通时，给每极上的定子励磁绕组7通负方向直流电流，它产生的磁场方向与永磁体6的磁场方向相反，这两部分磁场相减，每极下的总励磁磁通量就会减小。通过控制定子励磁绕组7的电流就可以方便地调节电机的磁场大小，以满足电机控制的要求，由于每个定子励磁绕组7是缠绕在自身定子极上永磁体槽5中的永磁体6上，当某个定子极上的永磁体6失磁时，对该定子极上的定子励磁绕组7通正方向电流为该永磁体重新充磁，从而恢复该永磁体6的磁性。

Claims (2)

1. 一种混合励磁开关磁通电机，包括转轴（10）、定子（11）和转子（12），所述的定子（11）包括定子轭（1）和连接在定子轭（1）上的定子极（2），在每两个相邻的定子极（2）之间设置一定子功率绕组线槽（3），所述的定子功率绕组线槽（3）中布置有定子功率绕组（4），定子功率绕组（4）为集中绕组，每个定子功率绕组（4）的两个有效边分别布置在相应的定子极（2）两侧的定子功率绕组线槽（3）中，所述的转子（12）包括转子轭（8）和转子极（9），其特征在于，在每个定子极中线ML处的定子极（2）铁心中沿转轴（10）方向开凿一个矩形永磁体槽（5），在每个永磁体槽（5）中放置永磁体（6）和定子励磁绕组（7），所述的定子励磁绕组（7）为集中绕组，定子励磁绕组（7）的第一个有效边放于永磁体槽（5）底部，第二个有效边放于永磁体槽（5）顶部，所述的永磁体（6）***定子励磁绕组（7）两个有效边之间，所述的永磁体（6）的磁场方向相对于自身的定子极（2）是切向方向，相邻定子极（2）上的永磁体（6）的磁场方向相反，相邻定子极（2）上的定子励磁绕组（7）的通电方向相反。
2. 根据权利要求1所述的一种混合励磁开关磁通电机，其特征在于，所述的永磁体槽（5）的永磁体槽顶面（5-1）距离定子极表面（2-3）的铁心厚度为1至2毫米，构成定子极顶部隔磁磁桥（2-1），该永磁体槽（5）的永磁体槽底面（5-2）距离定子轭外表面（2-4）的铁心厚度也为1至2毫米，构成定子极底部隔磁磁桥（2-2）。
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