CN2506017Y

CN2506017Y - 具有独立磁回路的混合磁路电机

Info

Publication number: CN2506017Y
Application number: CN 01201118
Authority: CN
Inventors: 胡元德
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-01-15
Filing date: 2001-01-15
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2011-01-15

Abstract

本实用新型属于混合磁路电机技术领域,是一种具有独立磁回路的混合磁路电机,由定子、无刷转子、端盖、励磁线圈所组成,无刷转子将无刷爪极转子与永磁钢转子贴近并安装在同一转轴上,使定子铁心有效长度与永磁钢转子及无刷爪极转子有效长度相对应,励磁线圈置于端盖上形成无刷励磁结构,永磁磁路与电励磁磁路分别具有自己独立的磁回路。调节励磁线圈的励磁电流,可以改变混合磁路电机的合成磁通。当混合磁路电机作电动机运行时,改变合成磁通可以调节电动机的转速;当混合磁路电机作发电机运行时,改变合成磁通可以调节发电机的电压。本实用新型提供了一种效率高、体积小、重量轻、功率密度大的混合磁路电机。

Description

具有独立磁回路的混合磁路电机

技术领域

本实用新型属于一种混合磁路电机技术领域，特别涉及对混合磁路电机磁路结构的改进。

背景技术

在电机中同时具有永磁磁场及电励磁磁场，用永磁钢产生永磁磁场，并使电流流过励磁线圈产生电励磁磁场，永磁磁场与电励磁磁场组成混合磁路电机的合成磁场。利用电机定子线圈与合成磁场的相对运动在定子线圈中产生感应电势；利用电机定子线圈中流过的电流与合成磁场相互作用产生电磁力的原理制造成混合磁路电机，这乃是公知公有的常识。国内外的一些文献均有记载。

现有的混合磁路电机，其导磁体体积过大，磁路的磁阻大。具有独立磁回路的混合磁路电机前所未有。现有的具有串联回路的混合磁路电机，由于励磁电流产生的电励磁磁通需经过永磁钢闭合，永磁钢对外磁场产生的磁通具有很大的磁阻，单位励磁电流产生的电励磁磁通量甚低；现有的具有并联回路的混合磁路电机，由于励磁电流产生的电励磁磁通与永磁钢产生的永磁磁通流经部分共有磁路，使共有磁路部分导磁体体积过大，导磁材料用量过多。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电励磁效率高的，导磁体体积小的，导磁材料用量少的，电机功率密度大的混合磁路电机。

本实用新型设计出一种具有独立磁回路的混合磁路电机，包括定子、无刷转子、端盖、励磁线圈，其特征在于所述的无刷转子将无刷爪极转子与永磁钢转子贴近并安装在同一转轴上，使定子铁心有效长度与永磁钢转子及无刷爪极转子有效长度相对应，励磁线圈置于端盖上形成无刷励磁结构，所述的混合磁路电机中其永磁磁路与电励磁磁路分别具有自己独立的磁回路。

就其励磁结构而言，本实用新型是将励磁线圈置于端盖上形成无刷励磁结构。由转子上永磁钢北极出发的永磁磁通，径向穿过定、转子之间的空气隙，进入与北极永磁钢相对应的定子铁心齿中，经过定子铁心轭部，流向与南极永磁钢相对应的定子铁心齿中，径向穿过空气隙流回南极永磁钢，磁通再经过磁轭及转轴流入北极永磁钢而形成闭合的永磁磁回路；因为磁通总是流经最短的磁路，永磁磁通不会流经爪极转子磁路，永磁磁回路是一个独立的磁回路。永磁钢磁化后永磁磁通的极性不会改变。当励磁线圈中有电流流过时，按照右手定则产生了电励磁磁通，此磁通从转轴出发，流经爪极，径向穿过定、转子之间的空气隙，进入与爪极相对应的定子铁心齿中，经过定子铁心轭部，流向与悬臂爪极相对应的定子铁心齿中，径向穿过空气隙流回悬臂爪极，磁通再经过悬臂爪极与励磁线圈骨架之间的第二外气隙流入励磁线圈骨架，再穿过励磁线圈骨架与转轴之间的第二内气隙流回转轴而形成另一闭合电励磁磁回路；因为磁通总是流经最短的磁路而闭合，电励磁磁通也不会流经永磁磁路，电励磁磁回路也是一个独立的磁回路。永磁钢一经磁化，其极性不会改变，电励磁磁通的方向可以随着励磁电流的方向改变而改变，电励磁磁通的大小可以随着励磁电流的变化而变化。本实用新型混合磁路电机的电励磁磁通不穿过永磁钢，因而电励磁磁回路的磁阻小，单位励磁电流产生的磁通量大；导磁磁路没有永磁磁路与电励磁磁路共有的部分，每个磁回路的导磁材料均可利用充分，节省导磁材料、因而重量轻。

本实用新型只需改变励磁线圈中励磁电流的大小及方向，使电励磁回路的磁通量的大小及方向发生变化，从而改变电机合成磁通的大小。本实用新型混合磁路电机用作电动机时，用改变电枢电压及调节合成磁通的大小两种方法调节电动机的速度，可作成宽调速电动机，与只能用调节电枢电压方法调速的永磁电机调速性能相比，混合磁路电机的调速范围及特性要宽广得多。混合磁路电机用作发电机时，当发电机的负载或原动机的转速变化时，调节合成磁通的大小可以稳定发电机的电压，作成恒压发电机。混合磁路发电机与永磁发电机相比，混合磁路恒压发电机的成本要比永磁恒压发电机低50％以上，混合磁路发电机可以用调节励磁线圈中的励磁电流以调节磁场的方法，使发电机工作时发出的端电压稳定，尽管由于原动机的速度变化或负荷发生变化；永磁发电机也可以作成恒压发电机，因其磁场不可调节，原动机的速度变化或负荷发生变化时，永磁发电机的端电压必然变化，欲使永磁发电机电压稳定需使发出的电压经过整流、逆变而成稳定电压。前者用调节励磁电流，后者用整流、逆变的方法稳定电压。众所周知，励磁功率不超过发电机功率的3％，是小功率的励磁调节器控制发电机的电压稳定，因而成本低。所说的励磁电流来自独立直流电源，也可以来自混合磁路电机自身定子绕组端电压，经过整流后形成的直流电源。

附图说明

图1是本实用新型实施例的主视图。

图2是本实用新型的实施例的永磁部分剖面图。

图3是本实用新型的实施例的电励磁部分剖面图。

其中：

(1)转子

(2)端盖

(3)励磁线圈骨架

(4)悬臂爪极

(5)励磁线圈

(6)爪极

(7)无刷转子

(8)永磁(北极)磁钢

(9)永磁(南极)磁钢

(10)磁轭

(11)定子铁心

(12)定子

(13)定子线圈

具体实施方式

以下结合图1，图2及图3对本实用新型的实施例予以详细地描述：

图1表示出本实施例中各零部件装配图。具有独立磁回路的混合磁路电机由定子12、无刷转子7、端盖2及励磁线圈5等部件所组成。励磁线圈固定于端盖2上，无刷转子由永磁部分及无刷爪极部分组成。

永磁磁回路如附图2所示，北极永磁钢8产生的磁通，穿过定转子之间气隙，进入与北极永磁钢8所对应定子铁心11的齿中，经过定子铁心11的轭部再流向与南极永磁钢9所对应定子铁心11的齿中，再穿过气隙流向南极永磁钢9，经过磁轭10及转轴1流回北极永磁钢8，形成永磁磁回路。

电励磁磁回路如附图1及附图3所示，当励磁线圈中有直流电流流过，如果励磁电流的方向为从轴伸端看以顺时针方向流过励磁线圈5，按照右手定则，励磁电流产生的电励磁磁通从转轴1向右，流经爪极6，穿过定转子之间气隙，进入与爪极6所对应的定子铁心11的齿中，经过定子铁心11的轭部再流向与悬臂爪极4所对应的定子铁心11的齿中，穿过气隙流向悬臂爪极4，电励磁磁通再经过悬臂爪极4与励磁线圈骨架3之间的第二外气隙，进入励磁线圈骨架3，最后穿过励磁线圈骨架3与转轴1之间的第二内气隙，进入转轴1形成电励磁磁回路。

由于磁通总是流经最短的磁路而闭合，永磁钢产生的永磁磁通与励磁电流产生的电励磁磁通分别构成各自独立的磁回路。

本实施例的工作过程及效果简述如下：

本实用新型具有独立磁回路的混合磁路电机用作电动机时，能方便的调节电动机的速度。如需提高电动机的转速，可以升高电动机的端电压，减弱电机磁场的方法予以实施；如需降低电动机的转速，可以降低电动机的端电压，增强电机合成磁场的方法予以实施。在励磁线圈中流过的励磁电流的大小决定了电励磁磁通的大小；在励磁线圈中流过的励磁电流的方向决定了电励磁磁通的方向。当负载要求降低电动机转速时，用增强电机合成磁场的方法使电机减速，其具体调节过程如下：从轴伸端看按顺时针方向在励磁线圈5中通过直流电流，按照右手定则，励磁磁通方向自左向右从转轴1中流过，经过转轴1---爪极6---气隙---定子铁心11---气隙---悬臂爪极4---第二外气隙---励磁线圈骨架3---第二内气隙---转轴1而闭合。在结构上爪极6与永磁钢北极8的中心线一致，故在此条件下，电励磁磁通与永磁磁通有同样的极性，增加励磁电流，电励磁磁场加强，电机合成磁通增加，电机的速度降低。反之，如欲升高电机转速，从轴伸端看按反时针方向在励磁线圈5中通过直流电流，此时电励磁磁通方向改变，电励磁磁通方向自右向左从转轴1中流过，经过第二内气隙---励磁线圈骨架3---第二外气隙---悬臂爪极4---气隙---定子铁心11---气隙---爪极6---转轴1而闭合。此时电励磁磁通极性与永磁磁通极性相反，增大励磁电流，电机合成磁通减少，电机的速度升高。

本实用新型具有独立磁回路的混合磁路电机用作发电机时，能作成低成本的恒压发电机。稳定发电机电压的具体调节过程如下：如果发电机运行时，由于原动机速度降低或者发电机的负荷加大，发电机的端电压必定下降，在励磁线圈5中通过直流励磁电流，励磁电流的方向从轴伸端看为顺时针方向，此时电励磁磁通与永磁磁通方向相同，电机合成磁通增加，发电机的端电压升高。控制励磁线圈中流过的电流量，使发电机合成磁通增加，发电机端电压升高部份恰好能补偿原动机速度降低或者发电机的负荷加大而使端电压降低部份，从而使发电机发出的电压得以稳定。当发电机运行时，由于原动机速度升高或者发电机的负荷减小，发电机的端电压必定升高，在励磁线圈5中通过励磁电流，励磁电流的方向从轴伸端看为逆时针方向，使电励磁磁通与永磁磁通方向相反，此时电机合成磁通减少，发电机发出的端电压降低，当电机合成磁通减少，发电机端电压降低的部份恰好能补偿原动机速度升高或者发电机的负荷减小而使端电压升高部份，从而使发电机发出的电压得以稳定。

Claims

1.一种具有独立磁回路的混合磁路电机，包括定子、无刷转子、端盖、励磁线圈，其特征在于所述的无刷转子将无刷爪极转子与永磁钢转子贴近并安装在同一转轴上，使定子铁心有效长度与永磁钢转子及无刷爪极转子有效长度相对应，励磁线圈置于端盖上形成无刷励磁结构，所述的混合磁路电机中其永磁磁路与电励磁磁路分别具有自己独立的磁回路。