CN104065227A - 双凸极电机的弱磁方法及宽调速双凸极混合励磁电机 - Google Patents

双凸极电机的弱磁方法及宽调速双凸极混合励磁电机 Download PDF

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刘海鹏
张文昌
张军刚
谈学超
王胜平
于功山
王怀杰
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Abstract

本发明涉及一种双凸极电机的弱磁方法及宽调速双凸极混合励磁电机，其特征在于：采用永磁励磁和电励磁相结合的混合励磁的方法对分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机进行无级弱磁控制，用较小的电励磁扩大电机的调速范围，其具体方法是在分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机定子励磁齿上放置一个直流励磁绕组，用该励磁绕组中通入直流电流所产生的磁场方向与永磁体磁场方向相反的方式实现分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机的弱磁控制；在电机的永磁体两侧还设置了导磁桥，为直流励磁磁通提供一个通路；本发明适合电动汽车等需频繁启动、加速、高速运行、减少和停车等应用场合。

Description

双凸极电机的弱磁方法及宽调速双凸极混合励磁电机
技术领域
本发明属于双凸极电机制造的技术领域；尤其是一种适合于电动车等需要大范围变速运行的分瓣转子磁通切换双凸极电机的弱磁方法及宽调速双凸极混合励磁电机。
背景技术
在开关磁阻电机的定子或转子上加装高性能永磁体，形成了一种全新的电机，双凸极永磁电机。双凸极电机具有功率密度高，结构简单、容错性能好、控制灵活等优点。然而由于永磁材料的固有特性，双凸极永磁电机的励磁无法调节，在诸如电动汽车等需宽调速驱动的场合的应用受到限制，所以恒功率弱磁控制是双凸极永磁电机的应用难点之一。
发明内容
本发明目的是针对上述双凸极永磁电机的励磁无法调节的
弊端，提供一种双凸极电机的弱磁方法及宽调速双凸极混合励磁电机。实现双凸极电机的弱磁方法是：采用永磁励磁和电励磁相结合的混合励磁的方法对分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机进行无级弱磁控制，用较小的电励磁扩大电机的调速范围，其具体方法是在分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机定子励磁齿上放置一个直流励磁绕组，用该励磁绕组中通入直流电流所产生的磁场方向与永磁体磁场方向相反的方式实现分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机的弱磁控制；在电机的永磁体两侧还设置了导磁桥，为直流励磁磁通提供一个通路。一种按照上述双凸极电机的弱磁方法的宽调速双凸极混合励磁电机，包括由定子、电枢齿、励磁齿、电枢线圈、扇型齿、隔磁衬套、燕尾槽及转子轴构成的分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机；其特征在于：在分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机的定子上的励磁齿之上设有直流励磁线圈，在直流励磁线圈的内侧对应的设有永磁体，永磁体的两侧设有导磁桥，永磁体的磁场方向为电机的径向，直流励磁线圈有三对，均匀分布在双凸极永磁电机的定子上。在分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机定子励磁齿的位置放置一个专门的直流励磁绕组，当该励磁绕组中通入直流电流所产生的磁场方向与永磁磁场方向相反时，即可实现分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机的弱磁控制。在电机的永磁体两侧特别设置了导磁桥，为直流励磁磁通提供一个通路，导磁桥为直流励磁绕组提供了额外的磁路，有效地增强了直流励磁绕组的弱磁功能，即用较小的直流励磁磁势可以获得较大的弱磁能力。本发明弱磁能力强，电机效率高，具有宽广的恒功率调速范围，特别适合于电动车等需要大范围变速运行的应用场合。
本发明的优点是采用高性能永磁体和直流励磁绕组共同在电机气隙中形成磁场的混合励磁方法，在分瓣转子磁通切换双凸极混合励磁电机中引入了导磁桥，使分瓣转子磁通切换双凸极混合励磁电机既继承了分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机的功率密度大、控制灵活等优点，同时又有效解决了分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机难以实现弱磁控制、恒功率调速范围较小的不足，使电机具有宽广的恒功率转速范围，适合电动汽车等需频繁启动、加速、高速运行、减少和停车等应用场合。具有一定的科研和利用价值。
其有益效果是：
a.电机定子上的永磁体和定子上的电励磁绕组产生的混合励磁磁场在气隙中是迭加的，共同作用形成电机的主磁场，由于电励磁磁场的存在使得气隙磁场不但平滑可调而且调节范围很大，可从两倍永磁体磁场调至零，使该电机具有宽广的恒功率调速范围。
b.本发明的另一个优点是导磁桥的引入，使得电励磁磁场回路的磁阻大大减小，用较小的励磁磁势可以产生较大的去磁磁通，弱磁能力更强，电机效率提高。
c.通过控制电励磁电流的大小和方向，不仅可以进行弱磁控制，还可以进行增磁控制，满足负载低速大转矩的要求。
d.通过电励磁电流与电枢电流的协调控制，可对电机进行在线效率优化，实现最优效率分布，特别适合于电动车等需要大范围变速运行的应用场合。
附图说明
图1为本发明的12/8极分瓣转子磁通切换双凸极混合励磁电机的截面示意图。
图2为12/8极分瓣转子磁通切换双凸极混合励磁电机的电机在空载时的等效磁路示意图。
图中，1、定子，2、电枢齿，3、励磁齿，4、电枢线圈，5、直流励磁线圈，6、永磁体，7、扇型齿，8、隔磁衬套，9、燕尾槽，10、转子轴，11、导磁桥。
具体实施方式
参照附图，对本发明进一步说明；实现双凸极电机的弱磁方法是：采用永磁励磁和电励磁相结合的混合励磁的方法对分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机进行无级弱磁控制，用较小的电励磁扩大电机的调速范围，其具体方法是在分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机定子励磁齿上放置一个直流励磁绕组，用该励磁绕组中通入直流电流所产生的磁场方向与永磁体磁场方向相反的方式实现分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机的弱磁控制；在电机的永磁体两侧还设置了导磁桥，为直流励磁磁通提供一个通路。一种按照上述双凸极电机的弱磁方法的宽调速双凸极混合励磁电机，包括由定子1、电枢齿2、励磁齿3、电枢线圈4、扇型齿7、隔磁衬套8、燕尾槽9及转子轴10构成的分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机；其特征在于：在分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机的定子1上的励磁齿3之上设有直流励磁线圈5，在直流励磁线圈5的内侧对应的设有永磁体6，永磁体6的两侧设有导磁桥11,永磁体6的磁场方向为电机的径向，直流励磁线圈5有三对，均匀分布在双凸极永磁电机的定子1上。
以一台12/8极分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机为例，其截面如图1所示，定子上有12个齿，其中6个电枢齿和6个励磁齿，励磁齿与电枢齿交错分布在定子上，转子上有8个均匀分布的扇型齿。用厚度为0.5的硅钢片按图1所示的形状冲成定子冲片和转子扇型片，用足量的冲片叠压成定子铁心和转子铁心，在定子励磁齿上布置6块永磁体，并在励磁齿上放置直流励磁线圈。在每个电枢齿上套一个电枢线圈，处于空间相对位置齿上的线圈经串联或并联构成一相绕组，6个定子齿上的电枢线圈共组成三相电枢绕组。

Claims (3)

1.一种双凸极电机的弱磁方法，其特征在于：采用永磁励磁和电励磁相结合的混合励磁的方法对分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机进行无级弱磁控制，用较小的电励磁扩大电机的调速范围，其具体方法是在分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机定子励磁齿上放置一个直流励磁绕组，用该励磁绕组中通入直流电流所产生的磁场方向与永磁体磁场方向相反的方式实现分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机的弱磁控制；在电机的永磁体两侧还设置了导磁桥，为直流励磁磁通提供一个通路。
2.一种按照权利要求1所述的双凸极电机弱磁方法的宽调速双凸极混合励磁电机，包括由定子（1）、电枢齿（2）、励磁齿（3）、电枢线圈（4）、扇型齿（7）、隔磁衬套（8）、燕尾槽（9）及转子轴（10）构成的分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机；其特征在于：在分瓣转子磁通切换双凸极永磁电机的定子（1）上的励磁齿（3）之上设有直流励磁线圈（5），在直流励磁线圈（5）的内侧对应的设有永磁体（6），永磁体（6）的两侧设有导磁桥（11），永磁体（6）的磁场方向为电机的径向。
3.按照权利要求2所述的宽调速双凸极混合励磁电机，其特征在于：直流励磁线圈（5）有三对，均匀分布在双凸极永磁电机的定子（1）上。
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PB01 Publication
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