專利名稱：具有獨立磁回路的混合磁路電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種混合磁路電機技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及對混合磁路電機磁路結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。
現(xiàn)有的混合磁路電機，其導(dǎo)磁體體積過大，磁路的磁阻大。具有獨立磁回路的混合磁路電機前所未有?，F(xiàn)有的具有串聯(lián)回路的混合磁路電機，由于勵磁電流產(chǎn)生的電勵磁磁通需經(jīng)過永磁鋼閉合，永磁鋼對外磁場產(chǎn)生的磁通具有很大的磁阻，單位勵磁電流產(chǎn)生的電勵磁磁通量甚低；現(xiàn)有的具有并聯(lián)回路的混合磁路電機，由于勵磁電流產(chǎn)生的電勵磁磁通與永磁鋼產(chǎn)生的永磁磁通流經(jīng)部分共有磁路，使共有磁路部分導(dǎo)磁體體積過大，導(dǎo)磁材料用量過多。
本實用新型設(shè)計出一種具有獨立磁回路的混合磁路電機，包括定子、無刷轉(zhuǎn)子、端蓋、勵磁線圈，其特征在于所述的無刷轉(zhuǎn)子將無刷爪極轉(zhuǎn)子與永磁鋼轉(zhuǎn)子貼近并安裝在同一轉(zhuǎn)軸上，使定子鐵心有效長度與永磁鋼轉(zhuǎn)子及無刷爪極轉(zhuǎn)子有效長度相對應(yīng)，勵磁線圈置于端蓋上形成無刷勵磁結(jié)構(gòu)，所述的混合磁路電機中其永磁磁路與電勵磁磁路分別具有自己獨立的磁回路。
就其勵磁結(jié)構(gòu)而言，本實用新型是將勵磁線圈置于端蓋上形成無刷勵磁結(jié)構(gòu)。由轉(zhuǎn)子上永磁鋼北極出發(fā)的永磁磁通，徑向穿過定、轉(zhuǎn)子之間的空氣隙，進(jìn)入與北極永磁鋼相對應(yīng)的定子鐵心齒中，經(jīng)過定子鐵心軛部，流向與南極永磁鋼相對應(yīng)的定子鐵心齒中，徑向穿過空氣隙流回南極永磁鋼，磁通再經(jīng)過磁軛及轉(zhuǎn)軸流入北極永磁鋼而形成閉合的永磁磁回路；因為磁通總是流經(jīng)最短的磁路，永磁磁通不會流經(jīng)爪極轉(zhuǎn)子磁路，永磁磁回路是一個獨立的磁回路。永磁鋼磁化后永磁磁通的極性不會改變。當(dāng)勵磁線圈中有電流流過時，按照右手定則產(chǎn)生了電勵磁磁通，此磁通從轉(zhuǎn)軸出發(fā)，流經(jīng)爪極，徑向穿過定、轉(zhuǎn)子之間的空氣隙，進(jìn)入與爪極相對應(yīng)的定子鐵心齒中，經(jīng)過定子鐵心軛部，流向與懸臂爪極相對應(yīng)的定子鐵心齒中，徑向穿過空氣隙流回懸臂爪極，磁通再經(jīng)過懸臂爪極與勵磁線圈骨架之間的第二外氣隙流入勵磁線圈骨架，再穿過勵磁線圈骨架與轉(zhuǎn)軸之間的第二內(nèi)氣隙流回轉(zhuǎn)軸而形成另一閉合電勵磁磁回路；因為磁通總是流經(jīng)最短的磁路而閉合，電勵磁磁通也不會流經(jīng)永磁磁路，電勵磁磁回路也是一個獨立的磁回路。永磁鋼一經(jīng)磁化，其極性不會改變，電勵磁磁通的方向可以隨著勵磁電流的方向改變而改變，電勵磁磁通的大小可以隨著勵磁電流的變化而變化。本實用新型混合磁路電機的電勵磁磁通不穿過永磁鋼，因而電勵磁磁回路的磁阻小，單位勵磁電流產(chǎn)生的磁通量大；導(dǎo)磁磁路沒有永磁磁路與電勵磁磁路共有的部分，每個磁回路的導(dǎo)磁材料均可利用充分，節(jié)省導(dǎo)磁材料、因而重量輕。
本實用新型只需改變勵磁線圈中勵磁電流的大小及方向，使電勵磁回路的磁通量的大小及方向發(fā)生變化，從而改變電機合成磁通的大小。本實用新型混合磁路電機用作電動機時，用改變電樞電壓及調(diào)節(jié)合成磁通的大小兩種方法調(diào)節(jié)電動機的速度，可作成寬調(diào)速電動機，與只能用調(diào)節(jié)電樞電壓方法調(diào)速的永磁電機調(diào)速性能相比，混合磁路電機的調(diào)速范圍及特性要寬廣得多。混合磁路電機用作發(fā)電機時，當(dāng)發(fā)電機的負(fù)載或原動機的轉(zhuǎn)速變化時，調(diào)節(jié)合成磁通的大小可以穩(wěn)定發(fā)電機的電壓，作成恒壓發(fā)電機?；旌洗怕钒l(fā)電機與永磁發(fā)電機相比，混合磁路恒壓發(fā)電機的成本要比永磁恒壓發(fā)電機低50％以上，混合磁路發(fā)電機可以用調(diào)節(jié)勵磁線圈中的勵磁電流以調(diào)節(jié)磁場的方法，使發(fā)電機工作時發(fā)出的端電壓穩(wěn)定，盡管由于原動機的速度變化或負(fù)荷發(fā)生變化；永磁發(fā)電機也可以作成恒壓發(fā)電機，因其磁場不可調(diào)節(jié)，原動機的速度變化或負(fù)荷發(fā)生變化時，永磁發(fā)電機的端電壓必然變化，欲使永磁發(fā)電機電壓穩(wěn)定需使發(fā)出的電壓經(jīng)過整流、逆變而成穩(wěn)定電壓。前者用調(diào)節(jié)勵磁電流，后者用整流、逆變的方法穩(wěn)定電壓。眾所周知，勵磁功率不超過發(fā)電機功率的3％，是小功率的勵磁調(diào)節(jié)器控制發(fā)電機的電壓穩(wěn)定，因而成本低。所說的勵磁電流來自獨立直流電源，也可以來自混合磁路電機自身定子繞組端電壓，經(jīng)過整流后形成的直流電源。
圖2是本實用新型的實施例的永磁部分剖面圖。
圖3是本實用新型的實施例的電勵磁部分剖面圖。
其中(1)轉(zhuǎn)子(2)端蓋(3)勵磁線圈骨架(4)懸臂爪極(5)勵磁線圈(6)爪極(7)無刷轉(zhuǎn)子(8)永磁(北極)磁鋼(9)永磁(南極)磁鋼(10)磁軛(11)定子鐵心(12)定子(13)定子線圈永磁磁回路如附圖2所示，北極永磁鋼8產(chǎn)生的磁通，穿過定轉(zhuǎn)子之間氣隙，進(jìn)入與北極永磁鋼8所對應(yīng)定子鐵心11的齒中，經(jīng)過定子鐵心11的軛部再流向與南極永磁鋼9所對應(yīng)定子鐵心11的齒中，再穿過氣隙流向南極永磁鋼9，經(jīng)過磁軛10及轉(zhuǎn)軸1流回北極永磁鋼8，形成永磁磁回路。
電勵磁磁回路如附

圖1及附圖3所示，當(dāng)勵磁線圈中有直流電流流過，如果勵磁電流的方向為從軸伸端看以順時針方向流過勵磁線圈5，按照右手定則，勵磁電流產(chǎn)生的電勵磁磁通從轉(zhuǎn)軸1向右，流經(jīng)爪極6，穿過定轉(zhuǎn)子之間氣隙，進(jìn)入與爪極6所對應(yīng)的定子鐵心11的齒中，經(jīng)過定子鐵心11的軛部再流向與懸臂爪極4所對應(yīng)的定子鐵心11的齒中，穿過氣隙流向懸臂爪極4，電勵磁磁通再經(jīng)過懸臂爪極4與勵磁線圈骨架3之間的第二外氣隙，進(jìn)入勵磁線圈骨架3，最后穿過勵磁線圈骨架3與轉(zhuǎn)軸1之間的第二內(nèi)氣隙，進(jìn)入轉(zhuǎn)軸1形成電勵磁磁回路。
由于磁通總是流經(jīng)最短的磁路而閉合，永磁鋼產(chǎn)生的永磁磁通與勵磁電流產(chǎn)生的電勵磁磁通分別構(gòu)成各自獨立的磁回路。
本實施例的工作過程及效果簡述如下本實用新型具有獨立磁回路的混合磁路電機用作電動機時，能方便的調(diào)節(jié)電動機的速度。如需提高電動機的轉(zhuǎn)速，可以升高電動機的端電壓，減弱電機磁場的方法予以實施；如需降低電動機的轉(zhuǎn)速，可以降低電動機的端電壓，增強電機合成磁場的方法予以實施。在勵磁線圈中流過的勵磁電流的大小決定了電勵磁磁通的大??；在勵磁線圈中流過的勵磁電流的方向決定了電勵磁磁通的方向。當(dāng)負(fù)載要求降低電動機轉(zhuǎn)速時，用增強電機合成磁場的方法使電機減速，其具體調(diào)節(jié)過程如下從軸伸端看按順時針方向在勵磁線圈5中通過直流電流，按照右手定則，勵磁磁通方向自左向右從轉(zhuǎn)軸1中流過，經(jīng)過轉(zhuǎn)軸1---爪極6---氣隙---定子鐵心11---氣隙---懸臂爪極4---第二外氣隙---勵磁線圈骨架3---第二內(nèi)氣隙---轉(zhuǎn)軸1而閉合。在結(jié)構(gòu)上爪極6與永磁鋼北極8的中心線一致，故在此條件下，電勵磁磁通與永磁磁通有同樣的極性，增加勵磁電流，電勵磁磁場加強，電機合成磁通增加，電機的速度降低。反之，如欲升高電機轉(zhuǎn)速，從軸伸端看按反時針方向在勵磁線圈5中通過直流電流，此時電勵磁磁通方向改變，電勵磁磁通方向自右向左從轉(zhuǎn)軸1中流過，經(jīng)過第二內(nèi)氣隙---勵磁線圈骨架3---第二外氣隙---懸臂爪極4---氣隙---定子鐵心11---氣隙---爪極6---轉(zhuǎn)軸1而閉合。此時電勵磁磁通極性與永磁磁通極性相反，增大勵磁電流，電機合成磁通減少，電機的速度升高。
本實用新型具有獨立磁回路的混合磁路電機用作發(fā)電機時，能作成低成本的恒壓發(fā)電機。穩(wěn)定發(fā)電機電壓的具體調(diào)節(jié)過程如下如果發(fā)電機運行時，由于原動機速度降低或者發(fā)電機的負(fù)荷加大，發(fā)電機的端電壓必定下降，在勵磁線圈5中通過直流勵磁電流，勵磁電流的方向從軸伸端看為順時針方向，此時電勵磁磁通與永磁磁通方向相同，電機合成磁通增加，發(fā)電機的端電壓升高?？刂苿畲啪€圈中流過的電流量，使發(fā)電機合成磁通增加，發(fā)電機端電壓升高部份恰好能補償原動機速度降低或者發(fā)電機的負(fù)荷加大而使端電壓降低部份，從而使發(fā)電機發(fā)出的電壓得以穩(wěn)定。當(dāng)發(fā)電機運行時，由于原動機速度升高或者發(fā)電機的負(fù)荷減小，發(fā)電機的端電壓必定升高，在勵磁線圈5中通過勵磁電流，勵磁電流的方向從軸伸端看為逆時針方向，使電勵磁磁通與永磁磁通方向相反，此時電機合成磁通減少，發(fā)電機發(fā)出的端電壓降低，當(dāng)電機合成磁通減少，發(fā)電機端電壓降低的部份恰好能補償原動機速度升高或者發(fā)電機的負(fù)荷減小而使端電壓升高部份，從而使發(fā)電機發(fā)出的電壓得以穩(wěn)定。
權(quán)利要求1.一種具有獨立磁回路的混合磁路電機，包括定子、無刷轉(zhuǎn)子、端蓋、勵磁線圈，其特征在于所述的無刷轉(zhuǎn)子將無刷爪極轉(zhuǎn)子與永磁鋼轉(zhuǎn)子貼近并安裝在同一轉(zhuǎn)軸上，使定子鐵心有效長度與永磁鋼轉(zhuǎn)子及無刷爪極轉(zhuǎn)子有效長度相對應(yīng)，勵磁線圈置于端蓋上形成無刷勵磁結(jié)構(gòu)，所述的混合磁路電機中其永磁磁路與電勵磁磁路分別具有自己獨立的磁回路。
專利摘要本實用新型屬于混合磁路電機技術(shù)領(lǐng)域,是一種具有獨立磁回路的混合磁路電機,由定子、無刷轉(zhuǎn)子、端蓋、勵磁線圈所組成,無刷轉(zhuǎn)子將無刷爪極轉(zhuǎn)子與永磁鋼轉(zhuǎn)子貼近并安裝在同一轉(zhuǎn)軸上,使定子鐵心有效長度與永磁鋼轉(zhuǎn)子及無刷爪極轉(zhuǎn)子有效長度相對應(yīng),勵磁線圈置于端蓋上形成無刷勵磁結(jié)構(gòu),永磁磁路與電勵磁磁路分別具有自己獨立的磁回路。調(diào)節(jié)勵磁線圈的勵磁電流,可以改變混合磁路電機的合成磁通。當(dāng)混合磁路電機作電動機運行時,改變合成磁通可以調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速;當(dāng)混合磁路電機作發(fā)電機運行時,改變合成磁通可以調(diào)節(jié)發(fā)電機的電壓。本實用新型提供了一種效率高、體積小、重量輕、功率密度大的混合磁路電機。
文檔編號H02K21/14GK2506017SQ01201118
公開日2002年8月14日 申請日期2001年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月15日
發(fā)明者胡元德 申請人:胡元德