CN102255452A - 一种混合励磁电机装置 - Google Patents

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李优新
李志忠
姚震
刘方铭
梁秀玲
黄国宏
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Abstract

本发明是一种混合励磁电机装置。包括装设在机座的混合励磁工作电机及绕线式励磁电机，混合励磁工作电机包括转轴、工作电机定子绕组、定子铁芯、永磁体、励磁磁极铁芯、励磁绕组，转轴支承在机座上，励磁磁极铁芯套装在转轴，永磁体置于励磁磁极铁芯的径向中部，励磁绕组绕在励磁磁极铁芯上，定子铁芯装设在励磁磁极铁芯的外侧，定子绕组嵌在定子铁芯上；绕线式励磁电机包括励磁电机定子铁芯、励磁电机定子绕组、励磁电机转子绕组及励磁电机转子铁芯，励磁电机转子铁芯套装在转轴上，励磁电机转子绕组绕在励磁电机转子铁芯上，励磁电机定子铁芯装在励磁电机转子铁芯的外侧，励磁电机定子绕组嵌在励磁电机定子铁芯的线槽中。本发明可满足低速大转矩和高转速的要求，能提高电机的效率，扩大电机的调速范围。

Description

一种混合励磁电机装置
技术领域
本发明是一种混合励磁电机装置，属于混合励磁电机装置的改造技术。
背景技术
现有永磁电机效率高，转子发热小，转动惯量轻，在机器人、加工中心等高速轻载领域广泛应用，近年来，永磁电机开始应用于电动汽车和一些重载设备上，对电机提出了既要求能在高转速下运行，又要求低速时能够提供大转矩。由于永磁电机的特性是一种恒转矩特性，难以同时满足大调速范围，大转矩的要求。因此，人们提出了各种混合励磁设想，发明了多种结构形式的混合励磁电机，以解决低速大扭矩，高速恒功率的问题。目前常用的有励磁绕组在定子的混合励磁电机、爪式电机、带滑环直流励磁的混合励磁电机等。但这些混合励磁电机在永磁电机的效率，扩大永磁电机的调速范围等性能还有待改善。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种可满足低速大转矩和高转速的要求，且能提高电机的效率，扩大电机的调速范围的混合励磁电机装置。本发明设计合理，方便实用。
本发明的技术方案是：本发明的混合励磁电机装置，包括有机座及装设在机座的混合励磁工作电机及绕线式励磁电机，其中混合励磁工作电机包括有转轴、工作电机定子绕组、定子铁芯、永磁体、励磁磁极铁芯、励磁绕组，转轴支承在机座上，励磁磁极铁芯套装在转轴，永磁体置于励磁磁极铁芯的径向中部，励磁绕组绕在励磁磁极铁芯上，定子铁芯装设在励磁磁极铁芯的外侧，定子绕组嵌在定子铁芯上；绕线式励磁电机包括有励磁电机定子铁芯、励磁电机定子绕组、励磁电机转子绕组及励磁电机转子铁芯，其中励磁电机转子铁芯套装在转轴上，励磁电机转子绕组绕在励磁电机转子铁芯上，励磁电机定子铁芯装设在励磁电机转子铁芯的外侧，励磁电机定子绕组嵌在励磁电机定子铁芯的线槽中。
上述励磁磁极铁芯采用高磁密的矽钢片，或非晶材料。
上述机座的端部装设有端盖。
上述转轴的一端通过第一轴承支承在端盖上，转轴的另一端通过第二轴承支承在绕线式励磁电机机座上。
上述第一轴承的外侧装设有轴承盖。
上述第一轴承及第二轴承的内侧分别装设有第一轴承内盖及第一轴承内盖。
上述转轴上装设有风叶。
上述风叶的外侧装设有风罩。
上述励磁绕组的电源由与转子同轴转动的励磁电机转子绕组产生的感应电压经整流电路整流后提供。
上述励磁电机定子绕组采用交流变频供电。
本发明采用交流励磁的优点是当需要低速大扭矩时，虽然转速低，只需提高励磁电机定子绕组旋转磁场的频率，就能产生足够的电压供给工作电机的励磁绕组，使工作电机获得足够的磁通，改变励磁电机定子绕组旋转磁场的转差率，就可控制工作电机的磁通，改变励磁电机定子绕组旋转磁场的转差方向，即可改变励磁电机的励磁电流的方向，可使工作电机在增磁或去磁状态下工作，可满足低速大转矩和高转速的要求，且能提高电机的效率，扩大电机的调速范围。本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的混合励磁电机装置。
附图说明
图1为本发明混合励磁电机的结构示意图；
图2为本发明中工作电机混合励磁转子的剖视图；
图3为本发明中励磁电机绕线转子的剖视图；
图4为本发明中工作电机磁绕组与励磁电机绕组的接线关系图。
具体实施方式
实施例：
本发明的结构示意图如图1、2、3、4所示，本发明的混合励磁电机装置，包括有机座9及装设在机座9的混合励磁工作电机及绕线式励磁电机，其中混合励磁工作电机包括有转轴1、工作电机定子绕组6、定子铁芯7、永磁体8、励磁磁极铁芯10、励磁绕组11，转轴1支承在机座9上，励磁磁极铁芯10套装在转轴1上，永磁体8置于励磁磁极铁芯10的径向中部，励磁绕组11绕在励磁磁极铁芯10上，本实施例中，励磁绕组11绕在励磁磁极铁芯10的周遭，定子铁芯7装设在励磁磁极铁芯10的外侧，定子绕组6嵌在定子铁芯7上；绕线式励磁电机包括有励磁电机定子铁芯13、励磁电机定子绕组14、励磁电机转子绕组19及励磁电机转子铁芯20，其中励磁电机转子铁芯20套装在转轴1上，励磁电机转子绕组19绕在励磁电机转子铁芯20上，本实施例中，励磁电机转子绕组19绕在励磁电机转子铁芯20的周遭，励磁电机定子铁芯13装设在励磁电机转子铁芯20的外侧，励磁电机定子绕组14嵌在励磁电机定子铁芯13的线槽中，励磁电机定子绕组14由交流变频电源供电，励磁绕组11的电源由与转子同轴转动的励磁电机转子绕组19产生的感应电压经整流电路21整流后提供。上述整流电路可为常规的整流电路。
上述励磁磁极铁芯10采用高磁密的矽钢片，或非晶材料。本实施例中，励磁磁极铁芯10采用高磁密的矽钢片。
此外，上述机座9的端部装设有端盖4。上述转轴1的一端通过第一轴承3支承在端盖4上，转轴1的另一端通过第二轴承16支承在绕线式励磁电机机座12上。
本实施例中，上述轴承3的外侧装设有轴承盖2。上述第一轴承3及第二轴承16的内侧分别装设有第一轴承内盖5及第一轴承内盖15。
本实施例中，上述转轴1上装设有风叶17。上述风叶17的外侧装设有风罩18。
本发明的工作原理如下：由主控制器给定工作电机定子绕组6的旋转磁场的频率f1，由励磁磁极10和永磁体8、励磁绕组11组成的混合励磁转子随定子旋转磁场频率f1转动，同时由励磁电机转子绕组19、励磁电机铁芯20组成的励磁电机绕线转子也随工作电机定子旋转磁场频率f1转动，由励磁电机控制器根据工作电机对磁场的要求，控制励磁电机定子绕组14的旋转磁场频率f2，与工作电机定子绕组6旋转磁场频率f1形成一定的转差(f2-f1)，使励磁电机处于发电状态，绕线转子产生的感应电压通过整流电路21整流后送到工作电机的励磁绕组11，改变工作电机的主磁通，从而达到控制电机的输出转矩和速度。当需要增磁时，使励磁电机的电流方向所产生的磁通与永磁体的磁通方向一致，当需要弱磁时，改变滑差的方向，使励磁电机的电流方向所产生的磁通与永磁体的磁通方向相反，滑差方向可以通过调整励磁电机定子绕组磁场频率f2使其大于或小于工作电机定子绕组6旋转磁场频率f1来实现。两者频率差越大，则增磁或去磁效果越显著。

Claims (10)

1.一种混合励磁电机装置，其特征在于包括有机座（9）及装设在机座（9）的混合励磁工作电机及绕线式励磁电机，其中混合励磁工作电机包括有转轴（1）、工作电机定子绕组（6）、定子铁芯（7）、永磁体（8）、励磁磁极铁芯（10）、励磁绕组（11），转轴（1）支承在机座（9）上，励磁磁极铁芯（10）套装在转轴（1）上，永磁体（8）置于励磁磁极铁芯（10）的径向中部，励磁绕组（11）绕在励磁磁极铁芯（10）上，定子铁芯（7）装设在励磁磁极铁芯（10）的外侧，定子绕组（6）嵌在定子铁芯（7）上；绕线式励磁电机包括有励磁电机定子铁芯（13）、励磁电机定子绕组（14）、励磁电机转子绕组（19）及励磁电机转子铁芯（20），其中励磁电机转子铁芯（20）套装在转轴（1）上，励磁电机转子绕组（19）绕在励磁电机转子铁芯（20）上，励磁电机定子铁芯（13）装设在励磁电机转子铁芯（20）的外侧，励磁电机定子绕组（14）嵌在励磁电机定子铁芯（13）的线槽中。
2.根据权利要求1所述的混合励磁电机装置，其特征在于上述励磁磁极铁芯（10）采用高磁密的矽钢片，或非晶材料。
3.根据权利要求1所述的混合励磁电机装置，其特征在于上述机座（9）的端部装设有端盖（4）。
4.根据权利要求1所述的混合励磁电机装置，其特征在于上述转轴（1）的一端通过第一轴承（3）支承在端盖（4）上，转轴（1）的另一端通过第二轴承（16）支承在绕线式励磁电机机座（12）上。
5.根据权利要求4所述的混合励磁电机装置，其特征在于上述第一轴承（3）的外侧装设有轴承盖（2）。
6.根据权利要求4所述的混合励磁电机装置，其特征在于上述第一轴承（3）及第二轴承（16）的内侧分别装设有第一轴承内盖（5）及第一轴承内盖（15）。
7.根据权利要求1至6任一项所述的混合励磁电机装置，其特征在于上述转轴（1）上装设有风叶（17）。
8.根据权利要求7所述的混合励磁电机装置，其特征在于上述风叶（17）的外侧装设有风罩（18）。
9.根据权利要求8所述的混合励磁电机装置，其特征在于上述励磁绕组（11）的电源由与转子同轴转动的励磁电机转子绕组（19）产生的感应电压经整流电路（21）整流后提供。
10.根据权利要求9所述的混合励磁电机装置，其特征在于上述励磁电机定子绕组（14）采用交流变频供电。
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