專利名稱：多相式永磁直流調(diào)速電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明多相式永磁直流調(diào)速電機，屬于永磁電機類的產(chǎn)品，具體涉及一種為了解決動力調(diào)速和變功率輸出，而推出的適用現(xiàn)代數(shù)字控制技術的直流永磁調(diào)速電機.。
背景技術：
隨著現(xiàn)代化工業(yè)的進步，電機的應用范圍是廣泛和需求巨大的，但是現(xiàn)有技術所提供的電機或永磁電機不能滿足一些特殊需要，如需要直接驅(qū)動的設備上，如電動車的驅(qū)動輪和電梯卷揚機；一些專用機械中，如汽車，紡織機，航天器，；許多精密儀器設備中，作輔助元件等等都急需工作方式更靈活、對電源要求更彈性、速度可以無級變化和損耗相對最小的新型電機，所以使人們不得不開發(fā)新技術和設備來滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明多相式永磁直流調(diào)速電機的目的在于為解決上述現(xiàn)有技術中急需解決的問題，從而提供一種由直流電驅(qū)動的，圓柱形的轉子被置于電機的外殼和對稱的定子鐵芯及固定軸固定裝于電機的中心的，工作方式更靈活，對電源要求更彈性，速度可以無級變化，損耗相對最小的多相式永磁直流調(diào)速電機的技術方案。.
本發(fā)明多相式永磁直流調(diào)速電機，其特征在于是一種電機的外殼是旋轉的，內(nèi)部的鐵芯和軸是固定的直流調(diào)速電機，該電機將圓柱形的轉子置于電機的外殼和對稱的定子鐵芯及固定軸則固定裝于電機的中心，由直流電驅(qū)動。例如每對極下定子上有六相繞組，間隔和匝數(shù)一致，每二相繞組的電氣中心夾角為60度。轉子上內(nèi)側有嵌入式的燕尾型(亦可是瓦型，矩形等)稀土永磁體一付或套筒式的鐵氧體磁極。根據(jù)指令，控制和保護回路開通電力開關管，調(diào)整轉動方向和輸出功率，測量和保護元件分布在系統(tǒng)中，聯(lián)系至控制回路。外殼轉子是由直流電驅(qū)動每對極下定子氣隙中的磁場轉動的。上述多相式永磁直流調(diào)速電機，其特征在于所述的有每對極下定子上可以有多相繞組的相數(shù)為三，四，六或九相。上述多相式永磁直流調(diào)速電機，其特征在于所述的鐵氧體為整體式的壓鑄結構，并使用壓鑄過程取向工藝，以增強磁極方向的磁場強度。上述多相式永磁直流調(diào)速電機，其特征在于所述的采用嵌入式的燕尾型(亦可是瓦型，矩形等)稀土永磁體時，為了降低成本，充分發(fā)揮高磁材料的磁性能，采用釹鐵硼磁材。也可用其它永磁材料。上述多相式永磁直流調(diào)速電機，其特征在于所述的稀土永磁體的內(nèi)側面積和厚度，依據(jù)電機設計而定，轉子的鐵芯使用矽鋼片疊壓、鑄鐵件或沖壓件。.
本發(fā)明多相式永磁直流調(diào)速電機的優(yōu)點在于其系統(tǒng)可以根據(jù)指令，控制和保護回路可以開通電力開關管，調(diào)整轉動方向和輸出功率。測量和保護元件，分布在系統(tǒng)中，聯(lián)系至控制回路。自動化程度高，損耗小，成本低，使用范圍廣。由于本電機使用直流電驅(qū)動，相對于一般的交流變頻控制電機，它有如下的優(yōu)點一控制設備簡單，比交流變頻設備少三分之一，更可靠；調(diào)速范圍廣，如0至4000轉，啟動電流??；不需要機械式的變速設備；減少交-直-交電源轉換的無功功率45%，減低損耗20%以上；可廣泛使用在變速，變軸功率的非恒速使用環(huán)境，如電動車，電梯，皮帶機，船只等。例如，它如果用在皮帶機上，它就可以直接帶動皮帶，免去了機械變速箱，降低成本，損耗和造價！


本文將以一對極的外旋式六相式繞組永磁直流電機為例作說明.
一 電機結構
I.外部的轉子結構
a.如果用鐵氧體或混有稀土永磁材料的加強鐵氧體時，它可是如下的形式一 圖I為轉子鐵氧體示意圖 其中，(a)—鐵氧體磁環(huán)筒；
(b) _轉子的鐵質(zhì)鐵芯；
(C)—磁環(huán)與鐵芯的合成效果.· 鐵氧鐵為整體式的壓鑄結構，并使用壓鑄過程取向工藝。以增強磁極方向的磁場強度。b.如果采用稀土永磁時，如釹鐵硼磁材，是為了降低成本，充分發(fā)揮高磁材料的磁性能，
圖2為外部的稀土永磁體示意圖 其中，(a)—有燕尾的一對稀土永磁鐵；
(b)—有燕尾槽的轉子鐵芯(可用矽鋼片壘壓)；
(C)----轉子的外殼；
(d )—稀土永磁體和鐵芯的合成效果 C.當電機的核定功率，電壓，極對數(shù)等確定后，可以求得永磁體的表面磁通密度為 B = K(/S )= K/ (RL) =KC/
其中，一每一對磁極下氣隙的磁通量；
S---每一對磁極下每個永磁體在氣隙中的表面積；
R —轉子的內(nèi)半徑(含磁體部分)；
L —轉子鐵芯的軸向長度；
C ---永磁體氣隙中面積系數(shù)；
K---電機氣隙磁通系數(shù)；
---永磁體的扇形夾角。由永磁材料的磁能積和B-H曲線,可以確定永磁體在徑向方向上的最小厚度。2.定子繞組 其電氣小跨距示意圖如下- 圖3中心的定子六相式繞組
圖中每二相繞組的電氣中心夾角為60度。定子鐵芯為矽鋼片壘壓制成，與一般電機的結構類似。3.工作原理
當通過適當安排繞組的繞向和匝數(shù)，并讓直流電流依序通過(1-4) — (2-5) — (3-6)—(4-1)— (5-2) — (6-3)穿過繞組時，電機定子繞組會在氣隙中產(chǎn)生 一個順時針旋轉的磁場。在其驅(qū)動下，電機的轉子也將順時針旋轉。工作的基本原理如下一 圖4外旋式電機工作示意圖轉子的轉速將與氣隙磁場在同一方向，亦以同步速度旋轉?？梢哉{(diào)節(jié)定子的電流的導通頻率，電流大小和方向，改變轉子的轉速，轉向和輸出功率。二.電機控制電路
為了使電機正常運行，引入必要的電力電子設備是必須的。這個電路包括直流電源，中心的定子繞組，開關電力管，監(jiān)測元件，轉速和位置監(jiān)測，保護和控制回路，指令控制部分等部件。其開關簡化圖如下一 圖5.直流電力主系統(tǒng)圖
其中，1，2，3，4，5，6——定子的繞組及序號；
la, 2a, 3a, 4a, 5a, 6a ----定子繞組正向?qū)娏﹂_關管；
lb, 2b, 3b, 4b, 5b, 6b ----定子繞組反向?qū)娏﹂_關管；
lc, 2c, 3c, 4c, 5c, 6c ----定子繞組開關管的控制線；
Wi ----轉子位置和轉速監(jiān)測設備；
Ii電源電壓監(jiān)測；
Vi ——電源電流監(jiān)測。a類和b類電力管，可以是晶閘管，場效應管等一般電力開關管。轉子監(jiān)測可以是電容，激光，或摩爾元件等方法。
具體實施例方式 實施方式I :圓柱形的轉子被置于電機的外殼，對稱的定子鐵芯及固定軸則固定裝于電機的中心，由直流電驅(qū)動。每對極下定子上有六相繞組，間隔和匝數(shù)一致，每二相繞組的電氣中心夾角為60度。轉子上內(nèi)側有嵌入式的燕尾型(或瓦型，矩型)釹鐵硼磁材的稀土永磁體。根據(jù)指令，控制和保護回路開通電力開關管，調(diào)整轉動方向和輸出功率，測量和保護元件分布在系統(tǒng)中。每對極下定子上有多相繞組的相數(shù)為6相，定子的鐵芯使用矽鋼片疊 壓。轉子的鐵芯使用矽鋼片(鑄鐵件或沖壓件)疊壓。當電機的核定功率，電壓，極對數(shù)等確定后，可以求得永磁體的表面磁通密度為
B = K(/S )= K/ (RL) =KC/
其中，一每一對磁極下氣隙的磁通量；
S---每一對磁極下每個永磁體在氣隙中的表面積；
R —轉子的內(nèi)半徑(含磁體部分)；
L —轉子鐵芯的軸向長度；
C ---永磁體氣隙中面積系數(shù)；
K---電機氣隙磁通系數(shù)；
---永磁體的扇形夾角。由永磁材料的磁能積和B-H曲線,確定永磁體在徑向方向上的最小厚度。為了使電機正常運行，引入必要的電力電子設備是必須的。它們又分為電力開關回路和控制回路。這個電路包括直流電源，中心的定子繞組，開關電力管，監(jiān)測元件，轉速和位置監(jiān)測，保護和控制回路，指令控制部分等部件。實施方式2 :每對極下定子上有多相繞組的相數(shù)為9相，轉子的鐵芯使用矽鋼片(鑄鐵件或沖壓件)疊壓，其它同實施方式I。
實施方式3 :每對極下定子上有多相繞組的相數(shù)為3相，轉子的鐵芯使用鑄鐵件(矽鋼片或沖壓件)，其它同實施方式I。實施方式4 :每對極下定子上有多相繞組的相數(shù)為4相，轉子的鐵芯使用沖壓件(鑄鐵件或矽鋼片)，其它同實 施方式I。
權利要求
1.多相式永磁直流調(diào)速電機，其特征在于是一種電機的外殼是旋轉的，內(nèi)部的鐵芯和軸是固定的直流調(diào)速電機，該電機將圓柱形的外殼轉子置于電機的外殼，與其對稱的定子鐵芯及固定軸裝于電機的中心；其所述的定子鐵芯上可以設有若干對極，其每對極下設有多相繞組，間隔和匝數(shù)一致，每二相繞組的電氣中心夾角的度數(shù)隨繞組相數(shù)變化來確定；其所述的外殼轉子上內(nèi)側每對極下設有嵌入式的燕尾型、瓦型或矩形稀土永磁體一付或套筒式、瓦型或矩型的鐵氧體磁極，控制和保護回路開通電力開關管，調(diào)整轉動方向和輸出功率，其外殼轉子是由直流電驅(qū)動每對極下定子氣隙中的磁場轉動的。
2.按照權利要求I所述多相式永磁直流調(diào)速電機，其特征在于所述的每對極下定子設有多相繞組的相數(shù)可為二，三、四、六或九相。
3.按照權利要求I所述多相式永磁直流調(diào)速電機，其特征在于所述的鐵氧體為整體式的壓鑄結構，并使用壓鑄過程取向工藝，以增強磁極方向的磁場強度。
4.按照權利要求I所述多相式永磁直流調(diào)速電機，其特征在于所述的稀土永磁體的內(nèi)側面積和厚度，依據(jù)電機設計而定，可以是形狀為瓦型，矩型或燕尾型；轉子的鐵芯可使用矽鋼片疊壓、鑄鐵件或沖壓件。
全文摘要
一種多相式永磁直流調(diào)速電機，屬于永磁電機類的產(chǎn)品，具體涉及一種為了解決動力調(diào)速和變功率輸出,而推出的適用現(xiàn)代數(shù)字控制技術的直流永磁調(diào)速電機.。其特征在于該電機的結構為一個圓柱形的轉子被置于電機的外殼,對稱的定子鐵芯及固定軸則固定裝于電機的中心，由直流電驅(qū)動。電機可是多極式的。每對極下定子上有多相繞組，每組間隔和匝數(shù)一致。轉子上內(nèi)側有嵌入式的稀土永磁體一付或套筒式的鐵氧體磁極。根據(jù)指令，控制和保護回路可以開通電力開關管，調(diào)整轉動方向和輸出功率。測量和保護元件，分布在系統(tǒng)中，聯(lián)系至控制回路。該電機自動化程度高，損耗小，成本低，使用范圍廣。
文檔編號H02K1/27GK102710041SQ20121011122
公開日2012年10月3日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權日2012年7月24日
發(fā)明者席慧, 杜欣慧, 程開業(yè) 申請人:太原理工大學