CN104269950A - 一种磁通可控的爪极电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁通可控的爪极记忆电机。它包括定子和转子，所述转子是一种爪极转子：爪极转子的转轴上固定套装一个环形磁轭，在环形磁轭中嵌有一个环形永磁体，环形永磁体外绕有一个环形调磁绕组；给调磁绕组通脉冲电流，就可永久改变永磁体的磁化状态；在需要开通或者增强磁场的时候，给调磁绕组通一正向的脉冲电流，环形永磁体瞬间被充磁；在需要关断或者减弱磁场时，给调磁绕组通一反向的脉冲电流，环形永磁体瞬间被去磁。本发明既具有永磁爪极电机无需励磁电流的高效特性，又具有电励磁爪极电机磁通灵活可调的特性。

Description

一种磁通可控的爪极电机

技术领域

本发明涉及一种电机，具体而言，涉及一种磁通可控的爪极电机。

背景技术

爪极电机种类繁多，其中用途最为广泛的应属汽车用爪极发电机。根据有无电刷可以分为有刷爪极发电机与无刷爪极发电机。根据励磁方式可以分为电励磁、永磁及混合励磁爪极发电机。电励磁爪极发电机主要由爪极转子、通用电枢定子、整流器、前后端盖及风扇等组成。其中有刷爪极转子由爪极、轴、磁轭、环形励磁绕组、滑环组成。励磁绕组的两个引出线通过滑环与电刷连接，通电时环形励磁绕组产生轴向磁通，使得两端的爪极之间依次形成交替的N、S极。无刷爪极转子与有刷爪极转子的不同点主要在于励磁绕组的固定，一般有两种方式，一种是固定在后端盖上，另一种是固定在定子上。各有优缺点，前者结构紧凑，但是属于悬臂爪极结构，后者结构坚实可靠，但是为了给励磁线圈支架挪出空间，牺牲了爪极的有效长度。

电励磁爪极发电机由于励磁电流很容易调节，因此很容易调节激磁磁场从而实现稳定的电压输出。但是正因为激磁磁场完全由励磁电流提供，因此电励磁爪极发电机效率较低。与电励磁爪极发电机相对应的是永磁爪极发电机，永磁体大都嵌放在爪极之间的空隙中，永磁体切向充磁。永磁爪极发电机具有较高的效率，但由于永磁磁通非常稳定，磁场难以调节，因此作为发电机时电压调整率较高，作为电动机时难以进行弱磁扩速。为了兼顾电励磁与永磁两者的特点，出现了混合励磁爪极电机，通过持续的励磁电流对永磁磁场进行调节，其效率特性、电压调整特性介于两者之间。

本发明拟提供一种新的爪极电机，其特性是在转子的环形磁轭外圆绕有调磁绕组，通过对该调磁绕组通脉冲电流，实时调节环形磁轭处的永磁体的磁化状态，也就是上述三类爪极电机的激磁磁通，使其既有永磁爪极电机的效率，又有电励磁爪极电机的灵活性。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的不足提供一种磁通可控的爪极电机，使其既具有永磁爪极电机无需励磁电流的高效特性，又具有电励磁爪极电机磁通灵活可调的特性。

为了实现上述目的，根据本发明的构思是：提供了一种爪极电机，该爪极电机的定子与普通爪极电机的定子相同，在矽钢片叠压而成的铁心中开有电枢槽，电枢槽内绕有单相或多相电枢绕组。

该爪极电机具备爪极转子：爪极转子的转轴外的环形磁轭中嵌有环形永磁体，环形永磁体外绕有环形调磁绕组。对于有刷爪极电机来说，在转轴上安装有滑环。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种磁通可控的爪极电机，包括定子和转子，在定子中，矽钢片叠压而成的铁心中开有电枢槽，电枢槽内绕有单相或多相电枢绕组，其特征在于：所述转子是一种爪极转子：爪极转子的转轴上固定套装一个环形磁轭，在环形磁轭中嵌有一个环形永磁体，环形永磁体外绕有一个环形调磁绕组；给调磁绕组通脉冲电流，就可永久改变永磁体的磁化状态；在需要开通或者增强磁场的时候，给调磁绕组通一正向的脉冲电流，环形永磁体瞬间被充磁；在需要关断或者减弱磁场时，给调磁绕组通一反向的脉冲电流，环形永磁体瞬间被去磁。

所述的转子中，环形永磁体（104）具有高剩磁，低矫顽力的特点。剩磁大于1.0T，矫顽力小于100kA/m，典型的材料为铝镍钴。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进步：

本发明的转子中，给调磁绕组通脉冲电流，就可以永久改变永磁体的磁化状态。与普通电力磁或者混合励磁爪极电机需要在调节永磁体磁化状态时施加持续的励磁电流不同，爪极记忆电机只需要在需要开通或者增强磁场的时候，给调磁绕组通一正向的脉冲电流，永磁体瞬间被充磁；在需要关断或者减弱磁场时，给调磁绕组通一反向的脉冲电流，永磁体瞬间被去磁。由于导通时间为瞬时，引起的励磁损耗可以忽略。本发明具有永磁式爪极电机无需励磁电流的高效特性，又具有电励磁爪极电机磁通灵活可调的特性。

附图说明

图1是本发明的实施例的爪极记忆电机的转子剖面图。

图2是本发明的实施例的爪极记忆电机的工作原理图。

图3是本发明的实施例的爪极记忆电机在不同磁化状态时的空载感应电势。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图详述如下：

实施例一：

参见图1和图2，本磁通可控的爪极电机，包括定子和转子，在定子中，矽钢片叠压而成的铁心中开有电枢槽，电枢槽内绕有单相或多相电枢绕组，其特征在于：所述转子是一种爪极转子：爪极转子的转轴上固定套装一个环形磁轭，在环形磁轭中嵌有一个环形永磁体，环形永磁体外绕有一个环形调磁绕组；给调磁绕组通脉冲电流，就可永久改变永磁体的磁化状态；在需要开通或者增强磁场的时候，给调磁绕组通一正向的脉冲电流，环形永磁体瞬间被充磁；在需要关断或者减弱磁场时，给调磁绕组通一反向的脉冲电流，环形永磁体瞬间被去磁。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处是：所述的爪极转子中，环形永磁体（104）具有高剩磁，低矫顽力的特点，剩磁大于1.0T，矫顽力小于100kA/m，材料为铝镍钴。

实施例三：

爪极记忆电机的定子与普通爪极电机的定子相同，在矽钢片叠压而成的铁心中开有电枢槽，电枢槽内绕有单相或多相电枢绕组。爪极记忆电机具备爪极转子（106）：爪极转子（106）的转轴（101）外的环形磁轭（105）中嵌有环形永磁体（104），环形永磁体（104）外绕有环形调磁绕组（103）。对于有刷爪极电机来说，在转轴（101）上安装有滑环（102）。

当需要增强爪极电机的磁场强度，例如当爪极发电机需要提高输出电压，给调磁绕组（103）通一正向的脉冲电流（201），永磁体（104）就被正向充磁，直至饱和，这时即使去掉充磁电流，因为永磁体已经被充磁，依然可以工作在较高的工作点。当需要减弱爪极电机的磁场强度，例如当爪极发电机转速过高需要降低输出电压、爪极电动机需要弱磁扩速时，给调磁绕组（103）同一反向的脉冲电流（202），永磁体（104）就被反向去磁，直至完全去磁。图2，图3中的感应电势（203）显示了不同磁化状态下的波形。 

Claims (2)

1.一种磁通可控的爪极电机，包括定子和转子，在定子中，矽钢片叠压而成的铁心中开有电枢槽，电枢槽内绕有单相或多相电枢绕组，其特征在于：所述转子是一种爪极转子（106）：爪极转子（106）的转轴（101）上固定套装一个环形磁轭（105），在环形磁轭中嵌有一个环形永磁体（104），环形永磁体（104）外绕有一个环形调磁绕组（103）；给调磁绕组（103）通脉冲电流，就可永久改变永磁体（104）的磁化状态；在需要开通或者增强磁场的时候，给调磁绕组（103）通一正向的脉冲电流（201），环形永磁体（104）瞬间被充磁；在需要关断或者减弱磁场时，给调磁绕组（103）通一反向的脉冲电流（202），环形永磁体（104）瞬间被去磁。

2.根据权利要求1所述的磁通可控的爪极电机，其特征在于：

所述的爪极转子中，环形永磁体（104）具有高剩磁，低矫顽力的特点，剩磁大于1.0T，矫顽力小于100kA/m，材料为铝镍钴。