CN104539125A - 一种混合励磁磁通切换电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合励磁磁通切换电机，包括定子和转子，所述转子上均匀分布若干凸极，所述定子包括12个H型铁芯、12个切向充磁的永磁体、电枢绕组和励磁绕组，所述H型铁芯与所述永磁体交替排列，所述相邻的两个永磁体的充磁方向相反，所述励磁绕组绕置于所述H型铁芯的轭部导磁桥上，且相邻的两个轭部导磁桥上的励磁绕组施加的励磁电流方向相反，所述电枢绕组绕置于相邻的两个H型铁芯和中间所夹的永磁体组成的定子极上。本发明保留了磁通切换永磁电机的优点，无需额外铜耗就可以获得最大的气隙磁密、转矩等，且调磁性能好，加工容易。

Description

一种混合励磁磁通切换电机
技术领域
本发明涉及电机领域，尤其涉及一种混合励磁磁通切换电机。
背景技术
磁通切换永磁电机的永磁磁钢和电枢绕组都位于定子上，转子上既无绕组也无永磁体，结构简单、运行可靠，易于散热，而且有高功率密度、高效率、带载能力强、可获得高度正弦反电势等特点，因而被认为是最有可能替代转子型永磁电机的一种结构。然而，由于只有永磁体励磁，其调磁能力有限，所以，有人研究了电励磁磁通切换电机，虽然提高了调磁能力，但其效率和功率密度较低。综合两者的优缺点，具有两个磁势源(永磁体和励磁绕组)的混合励磁磁通切换电机应运而生。
现有的混合励磁磁通切换电机是以减少永磁体的体积为代价，加入励磁绕组，从而获取较好的调磁性能。但是，这样就不可避免的降低了气隙磁密，功率密度、转矩和效率等都会减小。倘若需要提高气隙磁密等，则需要在励磁绕组上施加增磁电流，这又会增加额外铜耗。
发明内容
本发明提供一种混合励磁磁通切换电机，在不增加额外的铜耗的同时，获得最大的输出转矩。
为解决上述技术问题，本发明提供一种混合励磁磁通切换电机，包括定子和转子，所述转子上均匀分布若干凸极，所述定子包括12个H型铁芯、12个切向充磁的永磁体、电枢线圈和励磁线圈，所述H型铁芯与所述永磁体交替排列，所述相邻的两个永磁体的充磁方向相反，所述励磁线圈绕置于所述H型铁芯的轭部导磁桥上，且相邻的两个轭部导磁桥上的励磁线圈施加的励磁电流方向相反，所述电枢线圈绕置于相邻的两个H型铁芯和中间所夹的永磁体组成的定子极上。
较佳地，每个所述励磁线圈依次串联连接。
较佳地，沿十字交叉线对应分布的四个电枢线圈组成电机的一相，每相中的电枢线圈依次串联连接。
较佳地，所述电枢线圈和励磁线圈均采用集中式线圈。
较佳地，所述转子由导磁材料制成。
较佳地，所述转子上凸极的数量为8～14个。
较佳地，所述转子为直极或斜极。
较佳地，所述转子的外径到所述H型铁芯的轭部导磁桥的外侧边缘的距离可调。
与现有技术相比，本发明提供的一种混合励磁磁通切换电机具有如下优点：
1.保留了磁通切换永磁电机的高功率密度、高效率、带载能力强、可获得高度正弦反电势等优点；
2.因为只能弱磁，故无需额外铜耗就可以获得最大的气隙磁密、转矩等；
3.调磁性能较好；
4.加工较为容易。
附图说明
图1为本发明一具体实施方式的混合励磁磁通切换电机的结构示意图；
图2a～2c为本发明一具体实施方式中磁链随励磁电流变化图。
图中：11-H型铁芯、12-永磁体、13-轭部导磁桥、20-转子、21-凸极、30-电枢线圈、40-励磁线圈。
具体实施方式
为了更详尽的表述上述发明的技术方案，以下列举出具体的实施例来证明技术效果；需要强调的是，这些实施例用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。
本发明提供的一种混合励磁磁通切换电机，如图1所示，包括定子和转子20，所述转子20上均匀分布若干凸极21，所述定子包括12个H型铁芯11、12个切向充磁的永磁体12、电枢线圈30和励磁线圈40，所述H型铁芯11与所述永磁体12交替排列，所述相邻的两个永磁体12的充磁方向相反(图1中白色箭头所示方向)，所述励磁线圈40绕置于所述H型铁芯11的轭部导磁桥13上，且相邻的两个轭部导磁桥13上的励磁线圈40施加的励磁电流方向相反，所述电枢线圈40绕置于相邻的两个H型铁芯11和中间所夹的永磁体12组成的定子极上。本发明保留了磁通切换永磁电机的优点，无需额外铜耗就可以获得最大的气隙磁密、转矩等，且调磁性能好，加工容易。
较佳地，每个所述励磁线圈40依次串联连接组成励磁绕组；沿十字交叉线对应分布的四个电枢线圈30组成电机的一相，每相中的电枢线圈30依次串联连接，具体地，电枢线圈30中的A1、A2、A3、A4组成A相电枢绕组，电枢线圈30中的B1、B2、B3、B4组成B相电枢绕组，电枢线圈30中的C1、C2、C3、C4组成C相电枢绕组。如图2a～2c所示，当励磁线圈40中通入励磁电流If时，相邻的两个电枢线圈30：一个磁链增加，另一个磁链减少，每相的合成磁链随着励磁电流If(无论通电电流是正向或反向)的增大而减少，从而实现了调磁(弱磁)功能；在励磁线圈40不通电时，获得最大的磁链幅值。
较佳地，所述电枢线圈30和励磁线圈40均采用集中式线圈，以减少端部铜耗。
较佳地，请重点参考图1，所述转子20由导磁材料制成，其上既无绕组，又无永磁体12，所述转子20上凸极21的数量为8～14个，本实施例中为10个，所述转子20为直极或斜极。该电机既可以做电动运行，又可以做发电运行。
较佳地，所述转子20的外径到所述H型铁芯11的轭部导磁桥13的外侧边缘的距离可调，也就是说，在实际应用过程中，可根据实际应用情况，调整电枢绕组和励磁绕组的用量，以调节电机的发力。
综上所述，本发明提供的一种混合励磁磁通切换电机，包括定子和转子20，所述转子20上均匀分布若干凸极21，所述定子包括12个H型铁芯11、12个切向充磁的永磁体12、电枢线圈30和励磁线圈40，所述H型铁芯11与所述永磁体12交替排列，所述相邻的两个永磁体12的充磁方向相反，所述励磁线圈40绕置于所述H型铁芯11的轭部导磁桥13上，且相邻的两个轭部导磁桥13上的励磁线圈40施加的励磁电流方向相反，所述电枢线圈30绕置于相邻的两个H型铁芯11和中间所夹的永磁体12组成的定子极上。本发明保留了磁通切换永磁电机的优点，无需额外铜耗就可以获得最大的气隙磁密、转矩等，且调磁性能好，加工容易。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种混合励磁磁通切换电机，包括定子和转子，其特征在于，所述转子上均匀分布若干凸极，所述定子包括12个H型铁芯、12个切向充磁的永磁体、电枢线圈和励磁线圈，所述H型铁芯与所述永磁体交替排列，所述相邻的两个永磁体的充磁方向相反，所述励磁线圈绕置于所述H型铁芯的轭部导磁桥上，且相邻的两个轭部导磁桥上的励磁线圈施加的励磁电流方向相反，所述电枢线圈绕置于相邻的两个H型铁芯和中间所夹的永磁体组成的定子极上。
2.如权利要求1所述的混合励磁磁通切换电机，其特征在于，每个所述励磁线圈依次串联连接。
3.如权利要求1所述的混合励磁磁通切换电机，其特征在于，沿十字交叉线对应分布的四个电枢线圈组成电机的一相，每相中的电枢线圈依次串联连接。
4.如权利要求1所述的混合励磁磁通切换电机，其特征在于，所述电枢线圈和励磁线圈均采用集中式线圈。
5.如权利要求1所述的混合励磁磁通切换电机，其特征在于，所述转子由导磁材料制成。
6.如权利要求1所述的混合励磁磁通切换电机，其特征在于，所述转子上凸极的数量为8～14个。
7.如权利要求1所述的混合励磁磁通切换电机，其特征在于，所述转子为直极或斜极。
8.如权利要求1所述的混合励磁磁通切换电机，其特征在于，所述转子的外径到所述H型铁芯的轭部导磁桥的外侧边缘的距离可调。
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