[实用新型]旁路式混合励磁电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电机，特别是一种利用磁通旁路方法来控制气隙磁场的混合励磁电机。

背景技术

我国稀土资源丰富，开发应用永磁节能电机具有重大的战略意义。“十五”期间，永磁风力发电机系统与电动汽车用永磁电机驱动系统列入国家863重大计划已取得快速发展；目前，风力发电与混合动力汽车已成为人们关注的热点之一。在研究风力发电与全电或混合动力汽车用宽调速永磁电机驱动系统和永磁发电机系统磁场控制技术的过程中，促使研究者深入思考与探索永磁电机的磁场控制技术和混合励磁结构，使得永磁电机设计理念不断产生新的变革和创新，导致了永磁电机结构、机理、设计、性能和制造技术方面的革命，逐渐形成新概念永磁电机家族。永磁电机优点很多，但励磁调节困难。一般的IPM电机采用矢量控制技术，通过增加定子电流直轴去磁分量来减弱磁通，达到改变线圈感应电势的目的。但随着直轴去磁电流的不断增大，永磁材料会发生不可逆退磁的危险，降低了电机的可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可以简单、灵活、经济地调节电机气隙磁场，改变线圈感应电势，且能够避免永磁体产生不可逆去磁的旁路式混合励磁电机。

为了达到上述目的，本实用新型的构思是：采用磁通旁路的方法调节气隙磁通既可改变感应电势的大小，又能避免对磁钢去磁的危害。旁路式混合励磁电机是根据磁通走磁阻最小路径的原则，通过调节直流励磁电流的大小和方向，来控制旁路磁通的量值，以达到控制主磁通大小的目的。所以，旁路式混合励磁电机在变速发电应用场合可以提供恒压电源；在变速电动应用场合可实现理想的、比一般永磁电机更宽广的恒功率调速范围。

根据上述实用新型构思，本实用新型采用下述技术方案：

一种旁路式混合励磁电机，包括壳体、左右两个端盖、两套直接励磁绕组、由定子铁芯和电枢绕组构成的定子、以及由固定于转轴上的转子铁芯和转子铁芯表面的磁极构成的转子，其特征在于：

1.所述的转子表面磁极采用永磁极和铁磁性转子磁极交错排列构成，所有的永磁极有相同的极性；

2.有两套直接励磁绕组分别安置在所述的左右两个端盖内，两套直接励磁绕组接通的直流电流大小相同方向相反；

3.所述的壳体和端盖由导磁材料制成，转轴由非导磁材料制成。

上述的转子的永磁极和铁磁性转子磁极的个数等于电机的极对数。

上述的左右两个端盖与转子铁芯之间的最小间隙小于定、转子之间气隙的长度。

上述的两个端盖内侧有带有双向侧壁的凸缘，该凸缘的内侧壁与所述的转子铁芯之间形成所述的最小间隙，而其外侧壁与端盖内壁之间形成的环形凹槽内嵌入所述的直流励磁绕组.

其原理如下：

端盖与转子之间的最小间隙(简称第二气隙)小于电机气隙长度，具体见图1。由于铁磁性转子磁极比永磁极的磁阻小得多，根据磁通走磁阻最小路径的原则，直流励磁电流产生的磁通主要经过铁磁性转子磁极、气隙，定子铁芯，壳体、端盖、第二气隙、转子铁芯构成回路，磁路方向由励磁电流方向决定。而永磁磁路的具体路径也通过改变直流励磁电流大小和方向加以控制，可以经过永磁体、气隙、定子铁芯、气隙、铁磁性转子磁极以及转子铁芯构成回路；也可以通过永磁体、气隙、定子铁芯、壳体、端盖、第二气隙、转子铁芯构成回路，即永磁磁通不通过铁磁性转子磁极，而是经过壳体、端盖旁路一定的磁通。这样，不管直流励磁电流如何变化，永磁极对应的气隙磁密基本保持不变，铁磁性转子磁极对应的气隙磁密则由直流励磁磁通和永磁磁通共同决定，所以，改变直流励磁电流的大小和方向，可以调节铁磁性转子磁极对应的气隙磁密的幅值与方向。

由于电枢绕组的两个有效边分别位于相邻的永磁极与铁磁性转子磁极所对应的位置，当铁磁性转子磁极磁密改变后，线圈感应电势也随之改变。

本实用新型与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点和优点：

1、由于铁磁性转子磁极对应的气隙磁通双向可控，感应电势的可调范围广。

2、无需对交、直轴电流分量进行控制，控制策略简单。

3、由于直流励磁磁通通过铁磁性转子磁极、气隙、定子铁芯、壳体、端盖、第二气隙和转子铁芯构成回路，不会对永磁体产生不可逆去磁的危害。

4、直流励磁绕组分别安置在左右端盖内，无需电刷，电机可靠性高。

附图说明

图1是旁路式混合励磁电机结构示意图(图中图(a)是旁路式混合励磁电机的轴向剖面图，图(b)是旁路式混合励磁电机转子横截面图)；

图2是直流励磁磁路示意图；