CN101552494B

CN101552494B - 混合励磁开关磁链电机

Info

Publication number: CN101552494B
Application number: CN2009100987879A
Authority: CN
Inventors: 沈建新; 王灿飞
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2009-05-14
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2029-05-14
Also published as: CN101552494A

Abstract

本发明公开的混合励磁开关磁链电机，包括转子，定子，三相电枢绕组，单相励磁绕组和机壳，机壳为导磁材料，固定在机壳内的定子包括依次排列的“U”形铁心和第一永磁体，第一永磁体沿圆周切向充磁，N极、S极交替排列，在“U”形铁心底边和机壳之间放置第二永磁体，第二永磁体沿半径方向充磁，N极、S极交替排列，与“U”形铁心接触的第一永磁体和第二永磁体在接触面上的极性相同，电枢齿由第一永磁体和紧贴在第一永磁体两侧的“U”形铁心边构成，三相电枢集中绕组绕在电枢齿上，单相励磁集中绕组绕在第二永磁体上。本发明的混合励磁开关磁链电机气隙磁场可调，并能够避免机壳外沿漏磁，提高电机抗电磁干扰和电磁兼容能力，提高永磁体利用率。

Description

混合励磁开关磁链电机

技术领域

本发明涉及励磁开关磁链电机。

背景技术

电机是现代工业系统中的主要驱动部件，性能优异的电机对整个驱动系统至关重要。近年来，随着电力电子技术、永磁材料和微机控制技术的发展，永磁无刷直流电机得到迅速发展，永磁无刷直流电机具有高效、高功率密度的特点，随着高性能永磁材料的问世，大大提高了永磁无刷直流电机的功率密度和性能。开关磁阻电机因为结构简单、可靠性好等特点，得到越来越广泛的应用。在开关磁阻电机的定子齿中间放置永磁体得到的永磁开关磁链电机，结合了开关磁阻电机和永磁电机的特点，既有开关磁阻电机结构简单可靠性好等特点，同时兼具永磁电机功率密度高等特点。在永磁开关磁链电机中，转子仅由铁心叠片构成，结构简单可靠；永磁体和电枢绕组都置于定子上，非常易于散热冷却。

但是，传统永磁开关磁链电机的气隙磁场主要由永磁体励磁产生，难以调节，这样就限制了电机的运行速度范围。此外，传统永磁开关磁链电机中还存在漏磁严重，漏磁一方面造成永磁体利用率不高，另一方面也导致了电磁干扰与电磁兼容问题，同时还限制了电机机壳必须采用不导磁材料。

发明内容

本发明的目的是提出一种气隙磁场可调、改进端部漏磁的混合励磁开关磁链电机。

本发明的混合励磁开关磁链电机，包括转子，定子，三相电枢绕组，单相励磁绕组和机壳，机壳为导磁材料，转子由齿槽式铁心叠片构成，固定在机壳内的定子包括依次排列的“U”形铁心和第一永磁体，第一永磁体沿圆周切向充磁，N极、S极交替排列，在“U”形铁心底边和机壳之间放置第二永磁体，第二永磁体沿半径方向充磁，N极、S极交替排列，与“U”形铁心接触的第一永磁体和第二永磁体在接触面上的极性相同，电枢齿由第一永磁体和紧贴在第一永磁体两侧的“U”形铁心边构成，三相电枢绕组为集中绕组，绕在电枢齿上，相邻“U”形铁心底边肩角和机壳之间构成空腔，单相励磁绕组为集中绕组，绕在第二永磁体上。

上述的转子和“U”形铁心由硅钢片叠制而成。所说的“U”铁心的开口为全开口或半开口。所说的机壳由钢板卷成或者由硅钢片叠制而成。

本发明中的第一永磁体为平行充磁的钕铁硼、钐钴或铁氧体。第二永磁体为平行充磁或者径向充磁的钕铁硼、钐钴或铁氧体。

本发明可在第二永磁体两侧分别安置导磁片，导磁片的一端抵住机壳，另一端抵住“U”形铁心的底边。这样，导磁片构成相应的并联磁路，在同样的励磁电流条件下，可以获得更好的调节气隙磁场的效果。

上述的导磁片可与“U”形铁心为一整体；或者导磁片可与机壳为一整体。

工作时，将混合励磁开关磁链电机的三相电枢绕组与已接直流电源的控制电路相连。利用转子位置传感器检测转子位置，由此确定三相电枢绕组的导通状态，因为直流电源通过控制电路给三相电枢绕组加载频率为f的三相电压，则在三相电枢绕组中流过频率同为f的三相电流，于是转子转速n＝60·f/p(p为电枢绕组极对数)。通过控制加到三相电枢绕组上的电压大小和频率，则可调节电机的速度。通过控制加到三相电枢绕组上的电压大小和频率，则可调节电机的速度。将单相励磁绕组接直流电源，根据需要对励磁绕组施以正向或反向电流，对永磁气隙磁场起到加强或减弱的作用。通过对励磁电流方向和大小的调节，实现对电机合成气隙磁场的调节，从而调节电机运行速度、转矩等，适合不同场合的需要。

本发明的有益效果：

1.永磁体励磁和励磁绕组电励磁共同合成气隙磁场，实现了气隙磁场的可调节性，使混合励磁型永磁开关磁链电机具有更佳的可控性。

2.机壳采用导磁材料，能够完全避免不导磁机壳存在的外沿漏磁，提高电机抗电磁干扰和电磁兼容能力，提高永磁体利用率。

3.永磁体和绕组都置于定子上，易于散热、冷却，提高功率密度。

附图说明

图1是一种混合励磁开关磁链电机的结构示意图，图中箭头方向为永磁体充磁方向；

图2是另一种混合励磁开关磁链电机的结构示意图，图中箭头方向为永磁体充磁方向。

具体实施方式

参照图1，混合励磁开关磁链电机包括转子1，定子2，三相电枢绕组3，单相励磁绕组4和机壳5，机壳为导磁材料，转子由齿槽式铁心叠片构成，固定在机壳内的定子包括依次排列的“U”形铁心2.1和第一永磁体2.2，第一永磁体沿圆周切向充磁，N极、S极交替排列，在“U”形铁心底边和机壳之间放置第二永磁体2.3，第二永磁体沿半径方向充磁，N极、S极交替排列，与“U”形铁心接触的第一永磁体和第二永磁体在接触面上的极性相同，电枢齿由第一永磁体2.2和紧贴在第一永磁体两侧的“U”形铁心边构成，三相电枢绕组3为集中绕组，绕在电枢齿上，相邻“U”形铁心底边肩角和机壳之间构成空腔6，单相励磁绕组4为集中绕组，绕在第二永磁体上。图例，转子有10个齿，定子有12个绕有三相电枢绕组的电枢齿，12个励磁线圈。

图2所示，在第二永磁体2.3两侧分别安置有导磁片2.4，导磁片的一端抵住机壳，另一端抵住“U”形铁心2.1的底边。导磁片可与“U”形铁心为一整体；或者可与机壳为一整体。

这样，导磁片构成相应的并联磁路，在同样的励磁电流条件下，可以获得更好的调节气隙磁场的效果。

Claims

1.混合励磁开关磁链电机，其特征在于包括转子(1)，定子(2)，三相电枢绕组(3)，单相励磁绕组(4)和机壳(5)，机壳为导磁材料，转子由齿槽式铁心叠片构成，固定在机壳内的定子包括依次排列的“U”形铁心(2.1)和第一永磁体(2.2)，第一永磁体沿圆周切向充磁，相邻第一永磁体的充磁方向相反，在“U”形铁心底边和机壳之间放置第二永磁体(2.3)，第二永磁体沿半径方向充磁，相邻第二永磁体的充磁方向相反，与“U”形铁心接触的第一永磁体和第二永磁体在接触面上的极性相同，电枢齿由第一永磁体(2.2)和紧贴在第一永磁体两侧的“U”形铁心边构成，三相电枢绕组(3)为集中绕组，绕在电枢齿上，相邻“U”形铁心底边肩角和机壳之间构成空腔(6)，单相励磁绕组(4)为集中绕组，绕在第二永磁体上。

2.根据权利要求1所述的混合励磁开关磁链电机，其特征在于所说的转子(1)和“U”形铁心(2.1)由硅钢片叠制而成。

3.根据权利要求1所述的混合励磁开关磁链电机，其特征在于所说的第一永磁体(2.2)为充磁的钕铁硼、钐钴或铁氧体。

4.根据权利要求1所述的混合励磁开关磁链电机，其特征在于所说的第二永磁体(2.3)为充磁的钕铁硼、钐钴或铁氧体。

5.根据权利要求1所述的混合励磁开关磁链电机，其特征在于所说的机壳(5)由钢板卷成或者由硅钢片叠制而成。

6.根据权利要求1所述的混合励磁开关磁链电机，其特征是单相励磁绕组绕在第二永磁体上替换为单相励磁绕组绕在导磁片上，该导磁片分别设置在第二永磁体两侧，导磁片的一端抵住机壳，另一端抵住“U”形铁心的底边。

7.根据权利要求6所述的混合励磁开关磁链电机，其特征在于导磁片(2.4)与“U”形铁心(2.1)为一整体；或者导磁片与机壳为一整体。