具有雙勵磁繞組的混合勵磁永磁電機的制作方法
【專利摘要】一種具有雙勵磁繞組的混合勵磁永磁電機，包括機殼、定子鐵芯、定子電樞繞組、永磁體、轉軸、轉子鐵芯、轉子繞組。定子電樞繞組分布于定子槽中，轉子鐵芯布置有永磁磁極和鐵磁磁極，轉子繞組由滅磁勵磁繞組和運行勵磁繞組組成，滅磁勵磁繞組套在永磁磁極極身，運行勵磁繞組套在鐵磁磁極極身，滅磁勵磁繞組和運行勵磁繞組分別與兩臺勵磁控制系統相連。與現有技術相比，本發明的混合勵磁永磁電機中有兩套勵磁繞組，具有寬范圍的氣隙磁場調節能力，以及正常勵磁、強勵、減勵和滅磁等勵磁功能，并且其結構與普通永磁同步電機相似，不存在軸向磁路和附加氣隙，具有較高的功率密度和運行效率。
【專利說明】
具有雙勵磁繞組的混合勵磁永磁電機
技術領域
[0001 ]本發明屬于電機技術領域，涉及一種永磁電機。【背景技術】
[0002]混合勵磁永磁電機中同時存在永磁磁動勢和電勵磁磁動勢，通常永磁磁動勢占主導作用，電勵磁磁動勢起輔助作用，在充分保證永磁電機高效率優點的同時，解決永磁電機氣隙磁場的調節難題。目前，國內外專家和學者提出的混合勵磁永磁電機方案有近30種，在這些混合勵磁永磁電機方案中，其電勵磁繞組都可實現正常勵磁、強勵和減勵等功能。然而，當混合勵磁永磁電機內部出現故障時，由于永磁體的存在，如何實現其滅磁功能，現有的大部分混合勵磁永磁電機方案均沒有從設計上進行考慮。
【發明內容】

[0003]本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種具有雙勵磁繞組的混合勵磁永磁電機。這里的雙勵磁繞組是指具備不同勵磁功能的兩套勵磁繞組，一套勵磁繞組實現勵磁系統的正常勵磁、強勵和減勵等功能，另一套繞組實現勵磁系統的滅磁功能。
[0004]本發明的技術方案是這樣實現的。
[0005]本發明包括一機殼(1)，機殼(1)內裝有由定子鐵芯(2)、定子電樞繞組(3)組成的定子和由永磁磁極(4)、永磁體(5)，鐵磁磁極(6)、轉軸(7)、轉子鐵芯(8)、轉子繞組(9)組成的轉子;定子電樞繞組(3)分布于定子鐵芯(2)上沿圓周方向開設的槽(10)中，轉子鐵芯(8) 上布置有永磁磁極(4 )和鐵磁磁極(6 )，每個永磁磁極(4)布置永磁體(5 )，永磁體(5 )關于永磁磁極(4)中心線對稱分布，轉子繞組(9)由轉子滅磁勵磁繞組(11)和轉子運行勵磁繞組 (12)組成，轉子滅磁勵磁繞組(11)套在永磁磁極(4)極身，轉子運行勵磁繞組(12)套在鐵磁磁極(6)極身，轉子滅磁勵磁繞組(11)和轉子運行勵磁繞組(12)分別與兩臺勵磁控制系統相連。
[0006]本發明所述的定子電樞繞組(3)可以為多相對稱繞組;也可以為單相繞組。[0007 ]本發明所述的永磁磁極(4 )與鐵磁磁極(6 )的數量可以根據電壓調節范圍確定。
[0008]本發明所述的永磁體(5)可以采用內置式布置;也可以采用表貼式布置。
[0009]本發明所述的電機可以為內轉子電機或者外轉子電機;也可以為旋轉磁極式電機或者旋轉電樞式電機。
[0010]本發明的具有雙勵磁繞組的混合勵磁永磁電機定子鐵芯(2)上布置一套定子電樞繞組(3)，用于機電能量轉換。轉子鐵芯(8)上布置有永磁磁極(4)和鐵磁磁極(6)，永磁體(5)、轉子滅磁勵磁繞組(11)布置在永磁磁極(4)，轉子運行勵磁繞組(12)布置在鐵磁磁極(6)。永磁磁極(4)和鐵磁磁極(6)的極數之和與定子電樞繞組(3)的極數相同，定子電樞繞組(3)與永磁體(5)和轉子運行勵磁繞組(12)相對應，產生電磁感應作用，相當于一臺旋轉磁極的同步發電機。當發電機正常運行時，永磁磁極(4)的轉子滅磁勵磁繞組(11)不輸入勵磁電流，勵磁磁動勢由永磁體(5 )產生的永磁磁動勢和鐵磁磁極(6 )的轉子運行勵磁繞組(12)產生的電勵磁磁動勢共同建立，通過調節鐵磁磁極(6)的轉子運行勵磁繞組(12)的勵磁電流，實現勵磁系統正常勵磁、強行勵磁，以及強行減勵等功能；當發電機內部故障時，使鐵磁磁極(6)的轉子運行勵磁繞組(12)的勵磁電流為0,永磁磁極(4)的轉子滅磁勵磁繞組 (11)輸入勵磁電流，使其產生的氣隙磁場方向與永磁體(5 )產生的氣隙磁場方向相反，從而實現勵磁系統的滅磁功能。
[0011]與現有技術相比，本發明的混合勵磁永磁電機具有如下特點。
[0012]1、該混合勵磁永磁電機中有兩套勵磁繞組，具有正常勵磁、強勵、減勵和滅磁等功能，解決了混合勵磁永磁電機的滅磁問題。[0013 ]2、該混合勵磁永磁電機結構與普通永磁同步電機相似，不存在軸向磁路和附加氣隙，具有較高的功率密度和運行效率。【附圖說明】
[0014]圖1是本發明具有雙勵磁繞組的混合勵磁永磁電機結構示意圖，也是圖2的A-A截面圖。其中1為機殼，2為定子鐵芯，3為定子電樞繞組，4為永磁磁極，5為永磁體，6為鐵磁磁極，7為轉軸，8為轉子鐵芯，9為轉子繞組，13為軸承。
[0015]圖2是本發明圖1所示電機的截面圖，以8極為例。其中2為定子鐵芯，3為定子電樞繞組，4為永磁磁極，5為永磁體，6為鐵磁磁極，7為轉軸，8為轉子鐵芯，10為定子鐵芯上布置繞組的槽，11為永磁磁極4上布置的轉子滅磁勵磁繞組，12為鐵磁磁極6上布置的轉子運行勵磁繞組。[〇〇16]圖3是本發明的電路原理圖。
[0017]圖4是本發明永磁體產生的氣隙磁密波形。
[0018]圖5是本發明永磁體和運行勵磁繞組共同產生的氣隙磁密波形。
[0019]圖6是本發明永磁體和滅磁勵磁繞組共同產生的氣隙磁密波形。【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。[0021 ]由圖1 -3可知，本發明的具有雙勵磁繞組的混合勵磁永磁電機，包括機殼1，機殼1 內配置有定子鐵芯2,定子鐵芯2上沿圓周方向開槽10,槽10內布置有定子電樞繞組3。機殼1 與定子鐵芯2固定不動。機殼1內配置有轉軸7,轉軸7通過軸承13與機殼1連接。轉軸7上配置轉子鐵芯8，轉子鐵芯8上有永磁磁極4和鐵磁磁極6，轉子繞組9由轉子滅磁勵磁繞組11和轉子運行勵磁繞組12。永磁磁極4上布置有永磁體5和轉子滅磁勵磁繞組11，鐵磁磁極6上布置有轉子運行勵磁繞組12,轉子滅磁勵磁繞組11和轉子運行勵磁繞組12通過兩組滑環和電刷分別與兩臺勵磁控制系統相連。永磁體5、轉子鐵芯8和轉子繞組9可一起隨轉軸7在定子鐵芯2內旋轉。
[0022]本發明的工作原理是:當發電機空載運行時，轉軸7以同步速旋轉，勵磁控制系統1 工作，勵磁控制系統2不工作，轉子運行勵磁繞組12中輸入勵磁電流，轉子滅磁勵磁繞組11 中不輸入勵磁電流，空載氣隙磁場由永磁體5和轉子運行勵磁繞組12產生的勵磁磁動勢共同建立，通過調節轉子運行勵磁繞組12中勵磁電流的大小，可以調節鐵磁磁極6的氣隙磁場大小，如圖4和圖5所示，氣隙磁場在定子電樞繞組3中感應同步頻率的電動勢，該電動勢在轉速一定時保持恒定。當發電機負載運行時，永磁體5、轉子運行勵磁繞組12和定子電樞繞組3產生的磁動勢共同建立氣隙磁場，勵磁控制系統1通過控制轉子運行勵磁繞組12的勵磁電流大小，可滿足發電機帶不同負載的要求，具備正常勵磁、強行勵磁，以及強行減勵等勵磁功能。當發電機內部故障時，勵磁控制系統1不工作，勵磁控制系統2工作，轉子運行勵磁繞組12中不輸入勵磁電流，轉子滅磁勵磁繞組11中輸入勵磁電流，使其產生的氣隙磁場方向與永磁體5產生的氣隙磁場方向相反，如圖6所示，只要在轉子滅磁勵磁繞組11中輸入足夠大的勵磁電流，其產生的氣隙磁場就可以完全抵消永磁體產生的氣隙磁場，從而達到滅磁的目的。
[0023]本發明用作發電機時，定子電樞繞組3與負載相連，用作電動機時，定子電樞繞組3 與驅動電源相連。
【主權項】
1.具有雙勵磁繞組的混合勵磁永磁電機，包括一機殼(1)，其特征在于:機殼(1)內裝有 由定子鐵芯(2)、定子電樞繞組(3)組成的定子和由永磁磁極(4)、永磁體(5)，鐵磁磁極(6)、 轉軸(7)、轉子鐵芯(8)、轉子繞組(9)組成的轉子;定子電樞繞組(3)分布于定子鐵芯(2)上 沿圓周方向開設的槽(1 〇)中，轉子鐵芯(8 )上布置有永磁磁極(4)和鐵磁磁極(6 )，每個永磁 磁極(4)布置永磁體(5)，永磁體(5)關于永磁磁極(4)中心線對稱分布，轉子繞組(9)由轉子 滅磁勵磁繞組(11)和轉子運行勵磁繞組(12)組成，轉子滅磁勵磁繞組(11)套在永磁磁極 (4)極身，轉子運行勵磁繞組(12)套在鐵磁磁極(6)極身，轉子滅磁勵磁繞組(11)和轉子運 行勵磁繞組(12)分別與兩臺勵磁控制系統相連。2.根據權利要求1所述的電機，其特征在于所述的定子電樞繞組(3)為多相對稱繞組或 單相繞組。3.根據權利要求1所述的電機，其特征在于所述的永磁磁極(4)與鐵磁磁極(6)的數量 根據電壓調節范圍確定。4.根據權利要求1所述的電機，其特征在于所述的永磁體(5)采用內置式布置或表貼式布置。5.根據權利要求1所述的電機，其特征在于所述的電機為內轉子電機或者外轉子電機。6.根據權利要求1所述的電機，其特征在于所述的電機為旋轉磁極式電機或者旋轉電 樞式電機。
【文檔編號】H02K21/14GK106026591SQ201610316335
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月16日
【發明人】夏永洪, 李夢茹, 蔣華勝, 肖異瑤, 陳招安, 葉備
【申請人】南昌大學