CN112311180B - 一种双定子混合励磁型轴向磁场磁通切换电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双定子混合励磁型轴向磁场磁通切换电机。该电机包括同轴安装的第一定子、第二定子和位于两个定子之间且与定子间留有气隙的转子，其中第一定子、第二定子结构相同且关于转子对称设置，每一定子包括6块双齿π型导磁铁芯、6块永磁体、6个集中电枢线圈和6个集中励磁线圈；双齿π型导磁铁芯和永磁体交替放置构成定子圆盘，永磁体采用平行永磁切向充磁且相邻永磁体充磁方向相反，第一定子和第二定子上相对称的两个永磁体充磁方向相反；所述永磁体的端部设置导磁桥。本发明具有电励磁电机气隙磁场调节方便和调速范围宽的优点。

Description

一种双定子混合励磁型轴向磁场磁通切换电机
技术领域
本发明属于混合励磁电机技术领域，特别是一种双定子混合励磁型轴向磁场磁通切换电机。
背景技术
双凸极永磁电机具有高功率密度、高效率和高可靠性等优点，但其气隙磁场仅由永磁体建立，存在气隙磁场难以调节的缺点。混合励磁电机气隙磁场由永磁体和直流励磁绕组共同建立，通过调节直流励磁绕组电流的大小和方向，可以方便地调节气隙磁场大小，在汽车牵引、风力发电、工业传动和航空航天等领域具有广阔的发展空间。
然而传统的永磁体与励磁绕组都安装在转子上的串联磁势式混合励磁磁通切换电机，结构较复杂，可靠性较低。电励磁磁势和永磁磁势呈串联关系，电励磁绕组产生的磁通直接穿过永磁体，而永磁体的磁导率接近于空气，磁阻大。因此为了实现混合励磁运行，励磁绕组必须注入足够大的电流，这样就会产生一个较大的额外铜耗，同时，励磁绕组注入过大电流，有可能造成永磁体的永久退磁。
法国学者E.Hoang于1997年提出的磁通切换型永磁电机是一种定子永磁型电机，该种电机定、转子都采用双凸极结构，永磁体和绕组均置于定子上，转子上既无永磁体也无绕组，结构简单，易于散热冷却，机械强度高。混合励磁磁通切换电机兼具磁通切换电机和混合励磁电机的优点，通过控制励磁电流的大小和方向调节气隙磁通密度。但是，目前混合励磁磁通切换电机普遍存在的缺点是调磁范围不够宽，齿槽转矩和谐波分量都比较大，导致其在宽速驱动系统场合的应用受限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种调速范围宽、齿槽转矩和谐波含量少的双定子混合励磁型轴向磁场磁通切换电机，具有的优点。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种双定子混合励磁型轴向磁场磁通切换电机，包括同轴安装的第一定子、第二定子和位于两个定子之间且与定子间留有气隙的转子，其中第一定子、第二定子结构相同且关于转子对称设置，每一定子包括6块双齿π型导磁铁芯、6块永磁体、6个集中电枢线圈和6个集中励磁线圈；双齿π型导磁铁芯和永磁体交替放置构成定子圆盘，永磁体采用平行永磁切向充磁且相邻永磁体充磁方向相反，第一定子和第二定子上相对称的两个永磁体充磁方向相反。
进一步地，所述双齿π型导磁铁芯包括第一定子齿、第二定子齿，两个定子齿的底部通过定子轭部连接，第一定子齿和第二定子齿之间沿径向设置第二定子槽；第一定子齿、第二定子齿均为双齿结构，上端面沿径向设置第一定子槽。
进一步地，所述永磁体的端部设置导磁桥。
进一步地，所述集中电枢线圈绕置在相邻两块双齿π型导磁铁芯的相邻的第一定子齿和第二定子齿上；6个集中电枢线圈分成三相，每两个集中电枢线圈串联构成一相绕组，将第一定子和第二定子上正对的集中电枢线圈串联构成整个电机的三相电枢绕组。
进一步地，所述集中励磁线圈绕置在同一块双齿π型导磁铁芯的第一定子齿和第二定子齿的根部凹槽内，单个定子上励磁绕组串联，两个定子上励磁绕组串联构成整个电机的单相电励磁绕组。
进一步地，所述转子铁心包括7个转子齿和连接转子齿的导磁桥。
进一步地，第一定子齿的两个齿、第二定子齿的两个齿的结构尺寸均相同。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)该电机气隙磁场由永磁体和直流励磁绕组共同建立，既具有双凸极永磁电机功率密度高、效率高和可靠性高的优点，也具有电励磁电机气隙磁场调节方便和调速范围宽的优点；(2)转子上没有永磁体和绕组，结构简单，工作可靠，可以用于高速运行；(3)定子铁芯采用多齿结构，有效降低齿槽转矩大小；(4)电枢绕组与励磁绕组均采用集中绕组，端部较短，铜耗较小；(5)同一定子上单相的两个绕组具有互补性，可抵消绕组磁链和反电动势中的偶次谐波。
附图说明
图1是本发明电机的结构示意图。
图2是本发明电机定子铁芯的结构示意图。
图3是本发明电机转子角度为β1时的永磁磁通路径图。
图4是本发明电机转子角度为β2时的永磁磁通路径图。
图5是本发明电机的增磁运行原理图。
图6是本发明电机的去磁运行原理图。
具体实施方式
本发明一种双定子混合励磁型轴向磁场磁通切换电机，包括同轴安装的第一定子1、第二定子3和位于两个定子之间且与定子间留有气隙的转子2，其中第一定子1、第二定子3结构相同且关于转子2对称设置，每一定子包括6块双齿π型导磁铁芯4、6块永磁体5、6个集中电枢线圈6和6个集中励磁线圈7；双齿π型导磁铁芯4和永磁体5交替放置构成定子圆盘，永磁体5采用平行永磁切向充磁且相邻永磁体5充磁方向相反，第一定子1和第二定子3上相对称的两个永磁体5充磁方向相反。
进一步地，所述双齿π型导磁铁芯4包括第一定子齿4-1、第二定子齿4-2，两个定子齿的底部通过定子轭部4-3连接，第一定子齿4-1和第二定子齿4-2之间沿径向设置第二定子槽4-5；第一定子齿4-1、第二定子齿4-2均为双齿结构，上端面沿径向设置第一定子槽4-4。
进一步地，所述永磁体5的端部设置导磁桥8。
进一步地，所述集中电枢线圈6绕置在相邻两块双齿π型导磁铁芯4的相邻的第一定子齿4-1和第二定子齿4-2上；6个集中电枢线圈6分成三相，每两个集中电枢线圈6串联构成一相绕组，将第一定子1和第二定子3上正对的集中电枢线圈6串联构成整个电机的三相电枢绕组。
进一步地，所述集中励磁线圈7绕置在同一块双齿π型导磁铁芯4的第一定子齿4-1和第二定子齿4-2的根部凹槽内，单个定子上励磁绕组串联，两个定子上励磁绕组串联构成整个电机的单相电励磁绕组。
进一步地，所述转子2铁心包括7个转子齿9和连接转子齿9的导磁桥10。
进一步地，第一定子齿4-1的两个齿、第二定子齿4-2的两个齿的结构尺寸均相同。
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例
如图1所示，一种双定子混合励磁型轴向磁场磁通切换电机，包括同轴安装的第一定子1、转子2、第二定子3，转子2位于所述第一定子1和第二定子3之间且与定子间留有气隙。第一定子1、第二定子3和转子2都为凸极结构。
其中：第一定子1和第二定子3结构相同。并且关于转子2对称设置。第一定子1和第二定子3分别包括6块导磁铁芯4，6块永磁体5，6个集中电枢线圈6和6个集中励磁线圈7。导磁铁芯4和永磁体5交替放置构成定子圆盘，永磁体5采用平行永磁切向充磁，相邻永磁体充磁方向相反，第一定子1和第二定子3上相对称的两个永磁体5充磁方向相反。永磁体5端部设有导磁桥8。
结合图2，导磁铁芯采用双齿π型结构，包括第一定子齿4-1和第二定子齿4-2，两个定子齿间通过定子轭部4-3连接，采用平行槽4-5；第一定子齿4-1和第二定子齿4-2均为双齿结构，齿上设有平行槽4-4；每个集中电枢线圈6绕在两个相邻导磁铁芯的相邻的第一定子齿4-1和第二定子齿4-2上，6个集中电枢线圈分成三相，每两个集中电枢线圈串联构成一相绕组，将第一定子和第二定子上正对的电枢线圈串联构成整个电机的三相电枢绕组；每个集中励磁线圈7绕置在同一块铁芯的相邻两个第一定子齿4-1和第二定子齿4-2根部凹槽内，单个定子上励磁绕组串联，两个定子上励磁绕组串联构成构成整个电机的单相电励磁绕组。
当励磁线圈7中通入的励磁电流为零时，气隙磁场仅由永磁体5提供，当转子2运行至β1角度时，其永磁磁通路径如图3所示磁通沿箭头的方向自上而下穿过A1绕组。当转子2运行至β1角度时，其永磁磁通路径如图4所示磁通沿箭头的方向自下而上穿过A1绕组。在两种位置，A1绕组匝链的磁通数值相同但极性相反，当转子3连续转动时，匝链的磁通在正负最大值之间周期变化，对应产生幅值和相位交变的感应电动势。
当励磁绕组7中通入的励磁电流为正时，如图5所示，实线为永磁磁通路径，长虚线为励磁磁通路径，两者方向一致，励磁磁通和永磁磁通共同形成并增强气隙磁场，电机运行于增磁模式；在相同转子位置，改变励磁电流方向，即励磁绕组7中通入的励磁电流为负，如图6所示，励磁电流和永磁磁通方向相反，两者共同形成并削弱气隙磁场，电机运行于去磁模式。通过调节励磁电流的方向和大小，可改变励磁磁场，实现电枢绕组磁链大小的调节，使得电机在宽广的恒功率调速范围运行。

Claims (2)

1.一种双定子混合励磁型轴向磁场磁通切换电机，其特征在于，包括同轴安装的第一定子(1)、第二定子(3)和位于两个定子之间且与定子间留有气隙的转子(2)，其中第一定子(1)、第二定子(3)结构相同且关于转子(2)对称设置，每一定子包括6块双齿π型导磁铁芯(4)、6块永磁体(5)、6个集中电枢线圈(6)和6个集中励磁线圈(7)；双齿π型导磁铁芯(4)和永磁体(5)交替放置构成定子圆盘，永磁体(5)采用平行永磁切向充磁且相邻永磁体(5)充磁方向相反，第一定子(1)和第二定子(3)上相对称的两个永磁体(5)充磁方向相反；
所述双齿π型导磁铁芯(4)包括第一定子齿(4-1)、第二定子齿(4-2)，两个定子齿的底部通过定子轭部(4-3)连接，第一定子齿(4-1)和第二定子齿(4-2)之间沿径向设置第二定子槽(4-5)；第一定子齿(4-1)、第二定子齿(4-2)均为双齿结构，上端面沿径向设置第一定子槽(4-4)；
所述永磁体(5)的端部设置导磁桥(8)；
所述集中电枢线圈(6)绕置在相邻两块双齿π型导磁铁芯(4)的相邻的第一定子齿(4-1)和第二定子齿(4-2)上；6个集中电枢线圈(6)分成三相，每两个集中电枢线圈(6)串联构成一相绕组，将第一定子(1)和第二定子(3)上正对的集中电枢线圈(6)串联构成整个电机的三相电枢绕组；
所述集中励磁线圈(7)绕置在同一块双齿π型导磁铁芯(4)的第一定子齿(4-1)和第二定子齿(4-2)的根部凹槽内，单个定子上励磁绕组串联，两个定子上励磁绕组串联构成整个电机的单相电励磁绕组；
所述转子的铁芯包括7个转子齿(9)和连接转子齿(9)的导磁桥(10)。
2.根据权利要求1所述的双定子混合励磁型轴向磁场磁通切换电机，其特征在于，第一定子齿(4-1)的两个齿、第二定子齿(4-2)的两个齿的结构尺寸均相同。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102223036A (zh) * 2011-06-16 2011-10-19 东南大学 混合励磁e形铁芯轴向磁场永磁无刷电机
CN104617727A (zh) * 2015-02-15 2015-05-13 东南大学 一种双定子轴向磁场磁通切换型混合永磁记忆电机
CN108616203A (zh) * 2018-03-28 2018-10-02 南京理工大学 错位双定子混合励磁型轴向磁场磁通切换电机
CN110518766A (zh) * 2018-05-22 2019-11-29 南京理工大学 不对称双定子混合励磁型轴向磁场磁通切换电机

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102223036A (zh) * 2011-06-16 2011-10-19 东南大学 混合励磁e形铁芯轴向磁场永磁无刷电机
CN104617727A (zh) * 2015-02-15 2015-05-13 东南大学 一种双定子轴向磁场磁通切换型混合永磁记忆电机
CN108616203A (zh) * 2018-03-28 2018-10-02 南京理工大学 错位双定子混合励磁型轴向磁场磁通切换电机
CN110518766A (zh) * 2018-05-22 2019-11-29 南京理工大学 不对称双定子混合励磁型轴向磁场磁通切换电机

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