CN1208888C - 轴向励磁混合式磁阻电机 - Google Patents
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Abstract
轴向励磁混合式磁阻电机，它涉及一种具有对轴向永磁磁势控制和补偿功能的轴向励磁混合式磁阻电机。它包含定子铁芯、径向励磁绕组、转子铁芯、永磁体，本发明还在永磁体的充磁方向与转子铁芯同轴配置有轴向励磁补偿控制绕组铁芯和轴向励磁补偿控制绕组，两个轴向励磁补偿控制绕组铁芯分别设置在转子铁芯轴向的两侧，轴向励磁补偿控制绕组铁芯与转子铁芯之间有轴向气隙，轴向励磁补偿控制绕组安装在轴向励磁补偿控制绕组铁芯上，轴向励磁补偿控制绕组产生与转子轴线方向相同的磁场。本发明通过合理设计和构造磁系统以获得对永磁体磁势的补偿性和可控性，同时可以有效利用电机的空间，从而在相同结构尺寸前提下，得到大的转矩及良好的控制特性。
Description
技术领域：
本发明涉及一种具有对轴向永磁磁势控制和补偿功能的轴向励磁混合式磁阻电机。
背景技术：
北京理工大学出版社2002年11月出版的由陈清泉、孙逢春主编的刊号为ISBN7-5640-0045-7的《现代电动汽车技术》一书中提到一种永磁混合式驱动电机，它由永磁体、爪型转子、固定励磁绕组和定子组成，永磁体嵌入转子中、励磁绕组固定在内转子和外转子之间的环形固定区域内。它虽然具有结构紧凑、漏磁小、体积小、气隙磁通密度和功率密度高的优点，但是它存在以下问题，第一，电机转矩的大小受电机尺寸的限制，要想提高电机的转矩，必须增加电机的尺寸；第二，不能方便地对永磁体的磁势进行补偿和控制。
发明内容：
为解决现有的永磁电机存在的问题，本发明提供一种轴向励磁混合式磁阻电机。本发明解决的第一个问题是电机转矩的大小受电机尺寸限制的问题；本发明解决的第二个问题是现有永磁电机不能方便地对永磁体的磁势进行补偿和控制的问题。本发明的轴向励磁混合式磁阻电机包含定子铁芯2、安装在定子铁芯2上的径向励磁绕组4、转子铁芯1、安装在转子铁芯1上的永磁体5、非导磁轴11，转子铁芯1套装于非导磁轴11上，转子铁芯1和定子铁芯2之间有径向气隙3，本发明还在永磁体5的充磁方向与转子铁芯1同轴配置有轴向励磁补偿控制绕组铁芯6和轴向励磁补偿控制绕组7，两个轴向励磁补偿控制绕组铁芯6分别设置在转子铁芯1轴向的两侧，轴向励磁补偿控制绕组铁芯6与转子铁芯1之间有轴向气隙10，轴向励磁补偿控制绕组7安装在轴向励磁补偿控制绕组铁芯6上，轴向励磁补偿控制绕组7产生与转子1轴线方向相同的磁场。本发明在磁路结构上保证轴向励磁补偿控制绕组7、轴向励磁补偿控制绕组铁芯6通过轴向气隙10与永磁体5同轴配置，控制轴向励磁补偿控制绕组7的电流方向和大小，实现增磁或去磁，来实施对永磁体5磁势的补偿和控制，调节气隙磁场。在轴向励磁混合式磁阻电机的磁系统中，永磁体5的磁通经左转子铁芯1-1、径向气隙3、定子铁芯2、径向气隙3和右转子铁芯1-2闭合。轴向励磁补偿控制绕组7的磁通经轴向励磁补偿控制绕组铁芯6、轴向气隙10、转子铁芯1、径向气隙3、定子铁芯2、导磁机壳9和导磁端盖8闭合。径向多相励磁绕组4的磁通经每相极身、径向气隙3、转子铁芯1、径向气隙3、相邻相极身和轭铁闭合。永磁体5的磁势、轴向励磁补偿控制绕组7的磁势和径向多相励磁绕组4的磁势与各自的磁通路径形成的磁系统构成空间混合磁路。定子铁芯2和动子铁芯1间，利用磁浮轴承、气浮轴承或其它轴承连接，形成径向气隙3。本发明将永磁体磁势和与永磁体同轴设置的轴向励磁补偿控制绕组铁芯、轴向励磁补偿控制绕组及多回路的径向电励磁磁势有效配置和组合起来，实现驱动。本发明通过合理设计和构造磁系统以获得对永磁体磁势的补偿性和可控性，同时可以有效利用电机的空间，从而在相同结构尺寸前提下，得到大的转矩及良好的控制特性。
附图说明：
图1是具体实施方式一的结构示意图，图2是具体实施方式二的结构示意图，图3是具体实施方式三的结构示意图。
具体实施方式：
具体实施方式一：参阅图1，本实施方式由转子铁芯1、定子铁芯2、径向励磁绕组4、永磁体5、轴向励磁补偿控制绕组7、导磁端盖8、导磁机壳9和非导磁轴11组成。导磁机壳9罩在定子铁芯2的外面，转子铁芯1设置在定子铁芯2的内部，转子转心1与定子铁芯2之间有径向气隙3。定子铁芯2上按电机的相数设置若干大极，每相铁芯大极上开有若干小齿，相邻相大极间的小齿的齿中心线相差1/m齿距(m为相数)，极身上配置径向多相励磁绕组4。转子铁芯1套装于非导磁轴11上，转子铁芯1在轴线的中心处分成左转子铁芯1-1和右转子铁芯1-2，片形的永磁体5夹在左转子铁芯1-1和右转子铁芯1-2中间。在转子铁芯1上亦开有若干小齿，转子铁芯1和定子铁芯2的小齿的齿距可以相同，亦可以不同。两段转子铁芯齿中心线分别错开半个齿距。两个轴向励磁补偿控制绕组铁芯6分别设置在转子铁芯1轴向的两侧，轴向励磁补偿控制绕组铁芯6与转子铁芯1之间有轴向气隙10，轴向励磁补偿控制绕组7安装在轴向励磁补偿控制绕组铁芯6上，轴向励磁补偿控制绕组7产生与转子1轴线方向相同的磁场。两个轴向励磁补偿控制绕组铁芯6的外侧分别设有导磁端盖8，导磁端盖8通过螺钉8-1与导磁机壳9固定连接。在轴向励磁混合式磁阻电机的磁系统中，永磁体5的磁通经左转子铁芯1-1、径向气隙3、定子铁芯2、径向气隙3和右转子铁芯1-2闭合。轴向励磁补偿控制绕组7的磁通经轴向励磁补偿控制绕组铁芯6、轴向气隙10、转子铁芯1、径向气隙3、定子铁芯2、导磁机壳9和导磁端盖8闭合。径向多相励磁绕组4的磁通经每相极身、径向气隙3、转子铁芯2、径向气隙3、相邻相极身和轭铁闭合。永磁体5的磁势、轴向励磁补偿控制绕组7的磁势和径向多相励磁绕组4的磁势与各自的磁通路径形成的磁系统构成空间混合磁路。支撑非导磁轴11的轴承11-1为磁浮轴承或气浮轴承，以便形成径向气隙3。
具体实施方式二：参阅图2，本实施方式与具体实施方式一不同的是：在导磁机壳9和定子铁芯2之间设有非导磁体12。本实施方式的轴向励磁混合式磁阻电机的磁系统中，永磁体5的磁通经左转子铁芯1-1、径向气隙3、定子铁芯2、气隙3和右转子铁芯1-2闭合。轴向励磁补偿控制绕组7的磁通经轴向励磁补偿控制绕组铁芯6、轴向气隙10、左转子铁芯1-1、径向气隙3、定子铁芯2、径向气隙3、右转子铁芯1-2、轴向气隙10、导磁端盖8、导磁机壳9和导磁端盖8闭合。径向多相励磁绕组4的磁通经每相极身、径向气隙3、转子铁芯2、径向气隙3、相邻相极身和轭铁闭合。永磁体5的磁势、轴向励磁补偿控制绕组7的磁势和径向多相励磁绕组4的磁势与各自的磁通路径形成的磁系统构成空间混合磁路。
具体实施方式三：参阅图3，本实施方式与具体实施方式一不同的是：在左转子铁芯1-1和右转子铁芯1-2的外侧分别依次固定有轴向隔磁块13和轴向铁芯14，轴向铁芯(14)与轴向励磁补偿控制绕组铁芯6之间有间隙10-1。轴向励磁混合式磁阻电机的磁系统中，永磁体5的磁通经转子铁芯1-1、径向气隙3、定子铁芯2、气隙3和转子铁芯1-2闭合。轴向励磁补偿控制绕组7的磁通经轴向励磁补偿控制绕组铁芯6、间隙10-1、转子铁芯14、径向气隙3、定子铁芯2、导磁机壳9和导磁端盖8闭合。径向多相励磁绕组4的磁通经每相极身、径向气隙3、转子铁芯2及轴向铁芯14、径向气隙3、相邻相极身和轭铁闭合。永磁体5的磁势、轴向励磁补偿控制绕组7的磁势和径向多相励磁绕组4的磁势与各自的磁通路径形成的磁系统构成空间混合磁路。
Claims (5)
1、轴向励磁混合式磁阻电机，它包含定子铁芯(2)、安装在定子铁芯(2)上的径向励磁绕组(4)、转子铁芯(1)、安装在转子铁芯(1)上的永磁体(5)和非导磁轴(11)，转子铁芯(1)套装于非导磁轴(11)上，转子铁芯(1)和定子铁芯(2)之间有径向气隙(3)，其特征在于还在永磁体(5)的充磁方向与转子铁芯(1)同轴配置有轴向励磁补偿控制绕组铁芯(6)和轴向励磁补偿控制绕组(7)，两个轴向励磁补偿控制绕组铁芯(6)分别设置在转子铁芯(1)轴向的两侧，轴向励磁补偿控制绕组铁芯(6)与转子铁芯(1)之间有轴向气隙(10)，轴向励磁补偿控制绕组(7)安装在轴向励磁补偿控制绕组铁芯(6)上，轴向励磁补偿控制绕组(7)产生与转子(1)轴线方向相同的磁场。
2、根据权利要求1所述的轴向励磁混合式磁阻电机，其特征在于转子铁芯(1)在轴线的中心处分成左转子铁芯(1-1)和右转子铁芯(1-2)，片形的永磁体(5)夹在左转子铁芯(1-1)和右转子铁芯(1-2)中间。
3、根据权利要求2所述的轴向励磁混合式磁阻电机，其特征在于支撑非导磁轴(11)的轴承(11-1)为磁浮轴承或气浮轴承。
4、根据权利要求1、2或3所述的轴向励磁混合式磁阻电机，其特征在于在导磁机壳(9)和定子铁芯(2)之间设有非导磁体(12)。
5、根据权利要求1、2或3所述的轴向励磁混合式磁阻电机，其特征在于在左转子铁芯(1-1)和右转子铁芯(1-2)的外侧分别依次固定有轴向隔磁块(13)和轴向铁芯(14)，轴向铁芯(14)与轴向励磁补偿控制绕组铁芯(6)之间有间隙(10-1)。
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