并列式混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的磁通調(diào)制式復(fù)合電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及磁通調(diào)制式復(fù)合電機(jī)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來由于具有高剩磁密度，高矯頑力，高磁能積等特點(diǎn)的稀土永磁材料的發(fā)展，使得永磁電機(jī)與傳統(tǒng)的電勵(lì)磁電機(jī)相比，在結(jié)構(gòu)方面具有體積小，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在性能方面具有效率高，功率因數(shù)高，功率密度大等優(yōu)點(diǎn)，但是永磁電機(jī)由于采用單一永磁體勵(lì)磁，磁場調(diào)節(jié)比較困難。傳統(tǒng)的電勵(lì)磁電機(jī)可以通過調(diào)節(jié)直流或交流勵(lì)磁電流很方便地對(duì)氣隙磁場進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、輸出轉(zhuǎn)矩小、功率因數(shù)低。
[0003]混合勵(lì)磁電機(jī)的主要特點(diǎn)是永磁體產(chǎn)生的磁場和電勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的磁場共同影響電機(jī)的氣隙磁場并且利用勵(lì)磁電流可調(diào)的優(yōu)勢(shì)對(duì)氣隙磁密大小進(jìn)行靈活的調(diào)節(jié)?；旌蟿?lì)磁電機(jī)同時(shí)克服了永磁電機(jī)磁場調(diào)節(jié)困難以及電勵(lì)磁電機(jī)功率因數(shù)低的缺點(diǎn)，使得電機(jī)具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、功率因數(shù)高、磁場調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)，但仍然存在輸出轉(zhuǎn)矩小的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型提出了一種并列式混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的磁通調(diào)制式復(fù)合電機(jī)，通過永磁電機(jī)與傳統(tǒng)電勵(lì)磁電機(jī)相結(jié)合，在對(duì)傳統(tǒng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)縮小體積、提高功率因數(shù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩輸出，并且氣隙磁場能夠靈活調(diào)節(jié)的目的。
[0005]并列式混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的磁通調(diào)制式復(fù)合電機(jī)包括外定子、永磁內(nèi)定子、電勵(lì)磁內(nèi)定子、鍵槽、勵(lì)磁繞組、電樞繞組、永磁體和調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子，所述外定子固定在電機(jī)機(jī)殼上，電樞繞組纏繞在所述外定子上，永磁內(nèi)定子和電勵(lì)磁內(nèi)定子分別固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸的左右兩側(cè)并通過氣隙隔開，永磁體固定在永磁內(nèi)定子鐵芯上，勵(lì)磁繞組纏繞在電勵(lì)磁內(nèi)定子鐵芯上，調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子位于內(nèi)外定子之間，并通過鍵槽固定安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，且所述調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子通過氣隙與內(nèi)外定子隔開。
[0006]有益效果:本實(shí)用新型提出的并列式混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的磁通調(diào)制式復(fù)合電機(jī)結(jié)合了并列式混合勵(lì)磁電機(jī)和新型磁性齒輪的特點(diǎn)，能夠?qū)庀洞磐ㄟM(jìn)行調(diào)制，獲得低速大轉(zhuǎn)矩的性能，很好的滿足了電動(dòng)汽車和風(fēng)力發(fā)電等直接驅(qū)動(dòng)場合的要求，同時(shí)與傳統(tǒng)的串聯(lián)式混合勵(lì)磁符合電機(jī)相比較，本實(shí)用新型所述電機(jī)的電勵(lì)磁效率高，永磁體避免了退磁的危險(xiǎn)，利用率大大提高，勵(lì)磁繞組纏繞在內(nèi)定子上，可以很好地實(shí)現(xiàn)了無刷化，永磁部分和電勵(lì)磁部分可以共用一個(gè)外定子，與使用分開的兩個(gè)外定子比較，電機(jī)的過載能力提高，并且結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，同時(shí)，調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子能夠?qū)崿F(xiàn)高速電機(jī)的控制和系統(tǒng)的低速大轉(zhuǎn)矩輸出，在電動(dòng)汽車、風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0007]圖1為【具體實(shí)施方式】一所述的并列式混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的磁通調(diào)制式復(fù)合電機(jī)的軸向剖面示意圖；
[0008]圖2為本實(shí)用新型所述的并列式混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的磁通調(diào)制式復(fù)合電機(jī)的永磁部分的截面圖；
[0009]圖3為本實(shí)用新型所述的并列式混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的磁通調(diào)制式復(fù)合電機(jī)的電勵(lì)磁部分的截面圖；
[0010]圖4為【具體實(shí)施方式】四所述的調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子7的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]【具體實(shí)施方式】一、結(jié)合圖1至圖3說明本【具體實(shí)施方式】，本【具體實(shí)施方式】所述的并列式混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的磁通調(diào)制式復(fù)合電機(jī)包括外定子1、永磁內(nèi)定子5、電勵(lì)磁內(nèi)定子2、鍵槽8、勵(lì)磁繞組3、電樞繞組4、永磁體6和調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子7，所述外定子I固定在電機(jī)機(jī)殼上，電樞繞組4纏繞在所述外定子I上，永磁內(nèi)定子5和電勵(lì)磁內(nèi)定子2分別固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸的左右兩側(cè)并通過氣隙隔開，永磁體6固定在永磁內(nèi)定子5鐵芯上，勵(lì)磁繞組3纏繞在電勵(lì)磁內(nèi)定子2鐵芯上，調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子7位于內(nèi)外定子之間，并通過鍵槽8固定安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，且所述調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子7通過氣隙與內(nèi)外定子隔開。
[0012]本實(shí)施方式中，勵(lì)磁繞組3纏繞在電勵(lì)磁內(nèi)定子2的鐵心上，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的無刷化，勵(lì)磁繞組3以一定的方式串聯(lián)，保證充直流電時(shí)遵循右手定則，勵(lì)磁磁鏈方向和永磁充磁方向相對(duì)應(yīng)，通過改變勵(lì)磁電流的方向，使電機(jī)工作在增磁或弱磁狀態(tài)，永磁磁場經(jīng)過永磁體-內(nèi)定子軛-內(nèi)氣隙-調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子-外氣隙-外定子軛閉合，勵(lì)磁磁場經(jīng)過內(nèi)定子軛-內(nèi)氣隙-調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子-外氣隙-外定子軛不和，因此，改變電勵(lì)磁線圈中直流電流的大小，即可對(duì)電機(jī)進(jìn)行寬度圍的磁場調(diào)節(jié)，另外，該電機(jī)不僅可以通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來對(duì)電樞繞組感應(yīng)電勢(shì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且可以在電樞繞組發(fā)生短路故障時(shí)，通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來抵消永磁部分產(chǎn)生的磁場，實(shí)現(xiàn)電機(jī)電樞繞組短路故障時(shí)高效滅磁。
[0013]本實(shí)施方式所述的電機(jī)由于永磁部分和電勵(lì)磁部分的磁路相互獨(dú)立，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流不會(huì)引起永磁體的不可逆退磁，電機(jī)可靠性高，電勵(lì)磁效率高。
[0014]本實(shí)施方式中所述的電機(jī)內(nèi)定子的極對(duì)數(shù)P1與外定子的極對(duì)數(shù)P 2之和為調(diào)磁環(huán)中調(diào)磁塊個(gè)數(shù)Ns，通過對(duì)外定子電樞繞組加電壓源所得到的氣隙諧波磁場，以及內(nèi)定子上的永磁體和勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的氣隙諧波磁場進(jìn)行解析分析，得到復(fù)合電機(jī)中內(nèi)定子極對(duì)數(shù)P1、電樞繞組極對(duì)數(shù)P2和調(diào)磁塊個(gè)數(shù)Ns之間的關(guān)系為:P i= |mP2+kNs|，其中，m = 1，3，5，+ =…，±°°;
[0015]當(dāng)m = 1，k = -1時(shí)，由調(diào)磁環(huán)調(diào)制后得到的諧波磁場最強(qiáng)，調(diào)磁環(huán)兩側(cè)主要傳遞轉(zhuǎn)矩的諧波磁場，具有相同的電角速度，可獲得此符合電機(jī)調(diào)速比及傳動(dòng)比Gr = mP2+kNs/mP2，這樣選擇內(nèi)定子極對(duì)數(shù)和調(diào)磁環(huán)的數(shù)量配比，可以滿足轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)的需求，否則將無法平穩(wěn)的傳遞轉(zhuǎn)矩，如圖2和圖3所示，選擇外定子電樞繞組極對(duì)數(shù)P2= 4，調(diào)磁環(huán)數(shù)Ns =10，這樣就可以得到內(nèi)定子的極對(duì)數(shù)P1= 6，實(shí)現(xiàn)調(diào)速比為10/4。
[0016]【具體實(shí)施方式】二、本【具體實(shí)施方式】與【具體實(shí)施方式】一所述的并列式混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的磁通調(diào)制式復(fù)合電機(jī)的區(qū)別在于，所述永磁內(nèi)定子5采用內(nèi)置切向磁鋼結(jié)構(gòu)或表貼式磁鋼結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
[0017]【具體實(shí)施方式】三、本【具體實(shí)施方式】與【具體實(shí)施方式】二所述的并列式混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的磁通調(diào)制式復(fù)合電機(jī)的區(qū)別在于，所述永磁內(nèi)定子5的極對(duì)數(shù)與電勵(lì)磁內(nèi)定子2的極對(duì)數(shù)相同。
[0018]【具體實(shí)施方式】四、本【具體實(shí)施方式】與【具體實(shí)施方式】三所述的并列式混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的磁通調(diào)制式復(fù)合電機(jī)的區(qū)別在于，所述調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子7由導(dǎo)磁材料9和非導(dǎo)磁材料10依次間隔排列組成。
[0019]本實(shí)施方式中所述的調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子7采用了新型磁齒輪傳動(dòng)裝置的工作原理，進(jìn)而應(yīng)用在電機(jī)中，具有轉(zhuǎn)矩密度高、運(yùn)行效率高、非接觸性力矩傳遞和過載自保護(hù)等特點(diǎn)，能夠代替機(jī)械齒輪在清潔、低溫和高空等環(huán)境中運(yùn)行的潛力，結(jié)構(gòu)更加簡便，同時(shí)使低速大轉(zhuǎn)矩的功能更為顯著的體現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.并列式混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的磁通調(diào)制式復(fù)合電機(jī)，其特征在于，它包括外定子(I)、永磁內(nèi)定子(5)、電勵(lì)磁內(nèi)定子(2)、鍵槽⑶、勵(lì)磁繞組(3)、電樞繞組⑷、永磁體(6)和調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子(7)，所述外定子(I)固定在電機(jī)機(jī)殼上，電樞繞組(4)纏繞在所述外定子(I)上，永磁內(nèi)定子(5)和電勵(lì)磁內(nèi)定子(2)分別固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸的左右兩側(cè)并通過氣隙與電機(jī)轉(zhuǎn)軸隔開，永磁體(6)固定在永磁內(nèi)定子(5)鐵芯上，勵(lì)磁繞組(3)纏繞在電勵(lì)磁內(nèi)定子(2)鐵芯上，調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子(7)位于內(nèi)外定子之間，并通過鍵槽(8)固定安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，且所述調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子(7)通過氣隙與內(nèi)外定子隔開。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并列式混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的磁通調(diào)制式復(fù)合電機(jī)，其特征在于，所述永磁內(nèi)定子(5)采用內(nèi)置切向磁鋼結(jié)構(gòu)或表貼式磁鋼結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的并列式混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的磁通調(diào)制式復(fù)合電機(jī)，其特征在于，所述永磁內(nèi)定子(5)的極對(duì)數(shù)與電勵(lì)磁內(nèi)定子(2)的極對(duì)數(shù)相同。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的并列式混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的磁通調(diào)制式復(fù)合電機(jī)，其特征在于，所述調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子(7)由導(dǎo)磁材料(9)和非導(dǎo)磁材料(10)依次間隔排列組成。
【專利摘要】并列式混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的磁通調(diào)制式復(fù)合電機(jī)，涉及磁通調(diào)制式復(fù)合電機(jī)領(lǐng)域。通過永磁電機(jī)與傳統(tǒng)電勵(lì)磁電機(jī)相結(jié)合，在對(duì)傳統(tǒng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)縮小體積、提高功率因數(shù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩輸出，并且氣隙磁場能夠靈活調(diào)節(jié)的目的。外定子固定在電機(jī)機(jī)殼上，電樞繞組纏繞在所述外定子上，永磁內(nèi)定子和電勵(lì)磁內(nèi)定子分別固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸的左右兩側(cè)并通過氣隙隔開，永磁體固定在永磁內(nèi)定子鐵芯上，勵(lì)磁繞組纏繞在電勵(lì)磁內(nèi)定子鐵芯上，調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子位于內(nèi)外定子之間，并通過鍵槽固定安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，且所述調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)子通過氣隙與內(nèi)外定子隔開。本實(shí)用新型結(jié)合了并列式混合勵(lì)磁電機(jī)和新型磁性齒輪的特點(diǎn)，能夠?qū)庀洞磐ㄟM(jìn)行調(diào)制，獲得低速大轉(zhuǎn)矩的性能。
【IPC分類】H02K16/00
【公開號(hào)】CN204633551
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520398425
【發(fā)明人】謝穎, 張巖, 連國一, 王澤 , 武鑫
【申請(qǐng)人】哈爾濱理工大學(xué)
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年6月10日