CN1327594C - 混合励磁无刷爪极电动机 - Google Patents

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Abstract

混合励磁无刷爪极电动机是一种高性能和直接驱动领域的混合励磁无刷爪极电动机，该电动机由铁芯(2)和电枢绕组(3)构成外定子，由环形励磁绕组(8)和励磁绕组磁轭托架(10)构成内定子，由爪极(4)、转子磁轭(9)和轴(5)等构成电机转子，在各转子爪极(4)极面上镶嵌有一层薄永磁片(11)，各相邻爪极(4)之间镶嵌有永磁片(12)。各爪极(4)厚度相同，爪极(4)的极面形状为梯形，各相邻且交错排列的爪极(4)通过焊点固定在一内圆非导磁不锈钢薄圆板上形成一个整体，转子用非导磁不锈钢圆筒封装。该电动机是一种高功率密度、高效率、高启动转矩和调速范围较为宽广的混合励磁无刷爪极电动机。

Description

混合励磁无刷爪极电动机
技术领域
本发明涉及一种改进的电动机，特别是一种高性能和直接驱动领域的混合励磁无刷爪极电动机。
背景技术
爪极电机自从面世以来，由于其结构简单、成本低廉、运行可靠而一直是汽车、航空发电机的首选模式。几十年来，国内外对于爪极电机也进行了大量的研究工作。但大多数是针对单纯线圈励磁或者单纯永磁励磁等结构形式的爪极电机，而且绝大多数是针对本身参数和结构尺寸的变化对电机性能的改善等，就改变电机励磁方式来提高电机运行性能和工作特性的发明研究，目前还较为少见。由于普通爪极电机转子爪极的漏磁通问题较严重，加之气隙磁通无法自由调节，因此，其功率密度和效率较低，启动转矩偏小，调速范围有限。
发明内容
技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种改进的、高功率密度、高效率、高启动转矩和调速范围较为宽广的混合励磁无刷爪极电动机。
技术方案：为了补偿爪极电机的极间漏磁和提高电机的主磁通，在不改变爪极电机原有结构的情况下，该电动机由铁芯和电枢绕组构成外定子，由环形励磁绕组和励磁绕组磁轭托架构成内定子，由爪极、转子磁轭和轴构成电机转子，在各转子爪极极面上镶嵌有一层薄永磁片，各相邻爪极之间镶嵌有永磁片。各爪极厚度相同，爪极的极面形状为梯形，各相邻且交错排列的爪极通过焊点固定在一内圆非导磁不锈钢薄圆环上形成一个整体，转子用非导磁不锈钢圆筒封装。所述的薄永磁片、永磁片选用钕铁硼永磁材料。
技术效果：在爪极之间放置永磁片，实际上增加了爪极的有效极面积，既可以有效地补偿原爪极电机由于爪极之间漏磁所带来的负面影响，提高电动机的气隙磁密，又可以有效地提高主磁通，从而和爪极极面上镶嵌的永磁片共同作用，提高电动机的磁能积，大大提高电机的主磁通，可明显改善电动机的功率密度、效率，提高启动转矩，扩大调速范围。
该电机的外定子与普通电机的定子类似，槽中嵌有多相对称绕组，在电机内定子上放有环形直流励磁绕组。励磁绕组通过导磁的磁轭托架固定在电机端盖上。由于直流励磁绕组置于由爪极的内、外单元所形成的区域内，空间利用率高，结构紧凑。
励磁电流所产生的磁通和爪极之间的永磁磁通在磁路上呈并联关系，同时它们和爪极极面永磁磁通在磁路上呈串联关系。通过控制励磁电流的幅值和方向来实现气隙磁密的调节，从而可实现电机基速以下恒转矩，基速以上恒功率运行。
附图说明
图1是混合励磁无刷爪极电动机剖面图；
图2是混合励磁无刷爪极电动机结构示意图；
图3是混合励磁无刷爪极电动机中心截面图。
以上的图中有电动机外壁1、铁芯2、电枢绕组3、爪极4、轴5、电动机上盖6、轴承7、环形励磁绕组8、转子磁轭9、励磁绕组磁轭托架10、薄永磁片11、永磁片12，内圆非导磁不锈钢薄圆环13。
具体实施方式
如图1所示，该混合励磁无刷爪极电动机的实体模型主要由以下几个部分组成：定子、转子爪极4、转子磁轭9、轴5、薄永磁片11、永磁片12、电枢绕组3和励磁绕组8。定子包括外定子和内定子二部分，外定子包括铁芯2和电枢绕组3，内定子由励磁线圈8和励磁绕组磁轭托架10构成；转子部分包括相邻且交错排列的爪极4、爪极4极面薄永磁片11和爪极4之间永磁片12。各爪极4厚度一致，爪极4极面形状为梯形。各爪极4通过焊点固定在内圆非导磁不锈钢薄圆环13上形成一个整体，此外，转子用非导磁不锈钢圆筒封装，以增强转子高速旋转工作时的坚固性和可靠性，保证电动机在高速运转过程中的平稳运行。
此外，从提高电机气隙磁密和磁钢的热稳定性考虑，选择具有较高内禀矫顽力的钕铁硼永磁材料作为电机薄永磁片11、永磁片12的材料。

Claims (3)

1、一种混合励磁无刷爪极电动机，其特征是：该电动机由铁芯(2)和电枢绕组(3)构成外定子，由环形励磁绕组(8)和励磁绕组磁轭托架(10)构成内定子，由爪极(4)、转子磁轭(9)和轴(5)构成电机转子，在各转子爪极(4)极面上镶嵌有一层薄永磁片(11)，各相邻爪极(4)之间镶嵌有永磁片(12)。
2、根据权利要求1所述的混合励磁无刷爪极电动机，其特征是：各爪极(4)厚度相同，爪极(4)的极面形状为梯形，各相邻且交错排列的爪极(4)通过焊点固定在一内圆非导磁不锈钢薄圆环(13)上形成一个整体，转子用非导磁不锈钢圆筒封装。
3、根据权利1所述的混合励磁无刷爪极电动机，其特征是所述的薄永磁片(11)、永磁片(12)选用钕铁硼永磁材料。
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