專利名稱：一種具有高功率密度的混合勵磁同步電機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電機技術領域，尤其涉及一種具有高功率密度的混合勵磁同步電機。
背景技術：
普通混合勵磁同步電機包括串聯磁勢式混合勵磁同步電機等。其中，與本實用新型最接近的是串聯磁勢式混合勵磁同步電機(參見圖I)在轉子表面放置有永徑向充磁的永磁體200，勵磁繞組201安放在轉子永磁體200的下面，通過調節勵磁電流的大小和方向，調節氣隙磁場大小，實現混合勵磁。圖I串聯磁勢式混合勵磁同步電機的電勵磁磁動勢直接作用于永磁體，容易發生不可逆退磁，磁場的功率密度較小。

實用新型內容本實用新型的目的在于克服現有技術存在的不足，提供一種具有高功率密度的混合勵磁同步電機。為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為一種具有高功率密度的混合勵磁同步電機，包括定子與轉子，所述轉子設置于定子內，所述定子與轉子之間具有氣隙，所述轉子包括轉子鐵心和勵磁繞組，所述轉子鐵心包括第一凸極與第二凸極，所述第一凸極與第二凸極均置于所述轉子鐵心的外側且交替排列；所述第一凸極包括第一類型永磁體與第二類型永磁體，所述第一類型永磁體與第二類型永磁體內嵌于第一凸極中；所述勵磁繞組環繞在第二凸極上。所述第一凸極中包含兩個第一類型永磁體與一個第二類型永磁體；所述兩個第一類型永磁體相對于所述一個第二類型永磁體成鏡面對稱關系，所述兩個第一類型永磁體和所述一個第二類型永磁體之間成一角度，所述第二類型永磁體的位置垂直于所述轉子的半徑。所述的第一類型永磁體為切向充磁的永磁體，所述第二類型永磁體為徑向充磁的永磁體。所述轉子鐵心中的第一凸極的數量與第二凸極的數量均為兩個或四個或六個或八個或十個。所述定子包括定子鐵心、電樞齒、電樞齒槽與電樞繞組；所述電樞齒槽設置于定子鐵心的內側；所述電樞齒設置于電樞齒槽內；所述電樞繞組環繞在電樞齒中。所述電樞齒槽為凸極齒槽結構。本實用新型一種具有高功率密度的混合勵磁同步電機的積極效果是(I)采用了永磁勵磁和電勵磁相結合的勵磁方式，兼有永磁電機和電勵磁電機的優點；(2)通過電勵磁的調節可調節氣隙磁場大小；(3)進一步提供磁場功率密度，能廣泛用于電力工業、交通運輸業等領域。
圖I是現有技術中串聯磁勢式混合勵磁同步電機的截面圖；圖2是本實用新型一種具有高功率密度的混合勵磁同步電機實施例的截面圖。圖中的標號分別為200、永磁體；201、勵磁繞組；131、轉子鐵心；132、轉軸；133、定子鐵心；134、電樞繞組；135、第一氣隙；136、勵磁繞組；137、第二氣隙；138第一類型永磁體A ; 139、第二類型永磁體；140、第一類型永磁體B; 142、第一凸極；141、第二凸極。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型一種具有高功率密度的混合勵磁同步電機的具體實 施方式做詳細說明。參見圖2。一種具有高功率密度的混合勵磁同步電機，包括定子和轉子兩部分。所述定子包括定子鐵心、電樞齒、和環繞于該電樞齒上的電樞繞組，所述定子鐵心均由硅鋼片疊壓而成；電樞齒槽設置于定子鐵心內側，呈凸極齒槽結構；電樞齒設置于電樞齒槽內。所述轉子包括轉軸132，轉子鐵心與勵磁繞組。轉子鐵心包括第一凸極142與第二凸極141，所述第一凸極142與第二凸極141均置于所述轉子鐵心的外側且交替排列；所述第一凸極142包括第一類型永磁體與第二類型永磁體，所述第一類型永磁體與第二類型永磁體內嵌于第一凸極142中；所述勵磁繞組環繞在第二凸極141上。其中第一類型永磁體為切向充磁的永磁體，所述第二類型永磁體為徑向充磁的永磁體；勵磁繞組136環繞在第二凸極141上。第一凸極142對應的氣隙為第一氣隙135，第二凸極141對應的氣隙為第二氣隙137。所述轉子鐵心中的第一凸極142的數量與第二凸極141的數量均為兩個或四個或六個或八個或十個。作為優選的實施方式，本實施例中所述轉子鐵心中的第一凸極142的數量與第二凸極141的數量均選取四個。所述第一凸極142中包含第一類型永磁體A138、第一類型永磁體B140和一個第二類型永磁體139 ;所述第一類型永磁體A 138、第一類型永磁體B 140相對于第二類型永磁體139成鏡面對稱關系，第一類型永磁體A138、第一類型永磁體B140分別與第二類型永磁體139形成一角度，第二類型永磁體139的位置垂直于所述轉子的半徑。本實用新型的一種具有高功率密度的混合勵磁同步電機空載時,氣隙中的主磁通由兩部分組成(I)只有永磁體部分磁通第一類型永磁體A138與第一類型永磁體B 140以及第二類型永磁體139充磁使得在第一凸極142附近形成第一磁場，第一磁場經由第一氣隙135，到定子鐵心，再沿第二氣隙137到達轉子鐵心131上的第二凸極141，形成一個磁通回路。(2)永磁體部分與電勵磁部分均磁通第一類型永磁體A 138和第一類型永磁體B 140以及第二類型永磁體139充磁使得在第一凸極142附近形成第一磁場，第一磁場經由第一氣隙135，到定子鐵心；勵磁繞組136通以勵磁電流，則在第二凸極141附近產生第二磁場；第一磁場和第二磁場在第二氣隙137中合成第三磁場；第三磁場再到達轉子鐵心131上的第二凸極141,形成一個磁通回路。當第二磁場的磁場方向和第一磁場的磁場方向相同時，電機中氣隙磁場增大；在一定勵磁電流范圍內，當第二磁場的磁場方向和第一磁場的磁場方向相反時，電機中的氣隙磁場減小，因此通過調節勵磁電流的大小和方向就可調節氣隙磁場，方便的控制輸出電壓。本實用新型的技術方案中，永磁體采用徑向充磁和切向充磁想結合。由于采用了永磁體和勵磁繞組共同勵磁，可以調節勵磁電流來調節輸出電壓，兼具了輸出電壓可調節性和永磁電機的高效率于一身。勵磁繞組和永磁體在共同作用時候，磁場主要部分由永磁體產生，勵磁繞組可作為輔助的調節裝置，電機正常工作時勵磁繞組中的勵磁電流可為零，勵磁繞組不消耗功率，當負載變化時，適當的加入勵磁電流來調節氣隙磁場，因此本實用新型是一種節能型電機。本實用新型具有效率高、電機低速性能好、勵磁繞組的電壓調節性能和高功率密度等優點。以上所述的僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤 飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種具有高功率密度的混合勵磁同步電機，包括定子與轉子，所述轉子設置于定子內，所述定子與轉子之間具有氣隙，其特征在于，所述轉子包括轉子鐵心和勵磁繞組，所述轉子鐵心包括第一凸極與第二凸極，所述第一凸極與第二凸極均置于所述轉子鐵心的外側且交替排列；所述第一凸極包括第一類型永磁體與第二類型永磁體，所述第一類型永磁體與第二類型永磁體內嵌于第一凸極中；所述勵磁繞組環繞在第二凸極上。
2.根據權利要求I所述的一種具有高功率密度的混合勵磁同步電機，其特征在于，所述第一凸極中包含兩個第一類型永磁體與一個第二類型永磁體；所述兩個第一類型永磁體 相對于所述一個第二類型永磁體成鏡面對稱關系，所述兩個第一類型永磁體和所述一個第二類型永磁體之間成一角度，所述第二類型永磁體的位置垂直于所述轉子的半徑。
3.根據權利要求I所述的一種具有高功率密度的混合勵磁同步電機，其特征在于，所述的第一類型永磁體為切向充磁的永磁體，所述第二類型永磁體為徑向充磁的永磁體。
4.根據權利要求I所述的一種具有高功率密度的混合勵磁同步電機，其特征在于，所述轉子鐵心中的第一凸極的數量與第二凸極的數量均為兩個或四個或六個或八個或十個。
5.根據權利要求I所述的一種具有高功率密度的混合勵磁同步電機，其特征在于，所述定子包括定子鐵心、電樞齒、電樞齒槽與電樞繞組；所述電樞齒槽設置于定子鐵心的內側；所述電樞齒設置于電樞齒槽內；所述電樞繞組環繞在電樞齒中。
6.根據權利要求5所述的一種具有高功率密度的混合勵磁同步電機，其特征在于，所述電樞齒槽為凸極齒槽結構。
專利摘要本實用新型涉及電機技術領域，是一種混合勵磁同步電機，它包括定子與轉子，所述轉子設置于定子內，所述定子與轉子之間具有氣隙，所述轉子包括轉子鐵心和勵磁繞組，所述轉子鐵心包括第一凸極與第二凸極，所述第一凸極與第二凸極均置于所述轉子鐵心的外側且交替排列；所述第一凸極包括第一類型永磁體與第二類型永磁體，所述第一類型永磁體與第二類型永磁體內嵌于第一凸極中；所述勵磁繞組環繞在第二凸極上。本實用新型的積極效果是采用了永磁勵磁和電勵磁相結合的勵磁方式,兼有永磁電機和電勵磁電機的優點,通過電勵磁的調節,可調節氣隙磁場大小。采用徑向充磁和切向充磁永磁體混合搭配，進一步提高了電機的功率密度。
文檔編號H02K21/16GK202384969SQ201120422519
公開日2012年8月15日 申請日期2011年10月31日 優先權日2011年10月31日
發明者張迪, 曹書豪, 袁龍生, 趙朝會, 陳壘, 項峰 申請人:上海電機學院