[发明专利]永磁电励磁混合直流电机

说明书

技术领域

本发明创造涉及一种直流电机，特别是一种通过改变磁场调节输出扭矩的永磁电励磁混合直流电机。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，生活水平不断提高，能源紧缺及环境污染问题却是日益突出，电动汽车、电动三轮车和电动二轮车由于具有环保节能、操作简单方便、运行成本省，近几年得到快速发展，电动车无刷永磁直流电机供不应求。无刷永磁直流电机在现代节能家电及高档工业设备中应用也相当普遍。

目前无刷永磁直流电机如图2所示，它包括机体1、转轴4、定子铁芯6、转子铁芯7、轴承8、位置传感器2、定子电枢绕组3、磁钢5，定子电枢绕组3绕在定子铁芯6上，磁钢5固定在转子铁芯7上。无刷永磁直流电机工作原理如图1所示，位置传感器2检测磁钢5相对于电枢绕组3的位置，把位置信号提供给无刷控制器，无刷控制器进行逻辑转换后产生脉宽调制的PWM信号，经过驱动电路放大后逆变推动功率开关管，从而使各定子电枢绕组2按顺序工作，并在气隙中产生有效跳跃式旋转磁场，转子磁场受到气隙中转动磁场的作用下沿着固定方向连续运转，直流电机输出动力，直流电源一般采用蓄电池。位置传感器2根据不同工作需要可采用磁敏式霍尔传感器、磁电式传感器、光电式传感器、触点开关式传感器等。最常用的位置传感器为磁敏式霍尔传感器，其安装位置通常有两种方式：第一种方式是将直接将磁敏式霍尔传感器固定在定子铁芯6上，利用磁钢5作为感应磁体；第二种方式是磁敏式霍尔传感器固定在机体1的端盖上与转轴4上的传感磁钢接近并保持一定间隙。现在也可与无位置传感控制器配合使用，可省去位置传感器，使电机结构更为简便，由于控制器是现有技术在此不再描述。

上述无刷永磁直流电机在使用过程中由于无法满足如下要求：1、当正常行驶时，要求电机转速快、输出扭矩小；2、当爬坡或大负载时，要求电机转速慢、输出扭矩大。导致在爬坡和大负载时常常使无刷永磁直流电机处于非正常状态下运转，迫使电动车电机在低效率区工作，导致电机堵转、发热，甚至停止转动，引起蓄电池突然大电流和深度放电，造成电机、蓄电池、无刷控制器等重要部件受到冲击损坏。为此，许多生产厂家和有识之士都进行了卓有成效地开发和研究，但至今尚未有合理的产品面世。

发明内容

为了克服现有无刷永磁直流电机存在的上述弊病，本发明创造的目的是提供一种结构简单合理、能根据不同要求输出不同扭矩的永磁电励磁混合直流电机。

本发明创造解决其技术问题所采用的技术方案，它包括机体、定子铁芯、转子铁芯、转轴，转轴通过轴承可转动地设置在机体上，转子铁芯固定在转轴上，定子铁芯上至少设有三组定子电枢绕组，转子铁芯表面至少设有一对磁钢，所述转子铁芯上绕有与磁钢表面磁极相一致的转子励磁绕组，转轴上固定有集电环，机体上固定有与集电环相配合的电刷总成，转子励磁绕组与集电环连接。

所述的磁钢上设有至少一个导磁孔，转子铁芯深入该导磁孔内。

所述的磁钢安装在转子铁芯表面的卡槽上。

所述转子铁芯的绕线槽上设有过盈配合的绝缘插销。

所述的定子铁芯上固定有位置传感器，位置传感器与磁钢相对应。

所述机体的端盖上固定有位置传感器，转轴上固定有传感磁钢，位置传感器与传感磁钢相对应。

所述的位置传感器是磁敏式霍尔传感器、磁电式传感器、光电式传感器和触点式传感器的任一种。

采用上述结构后，与现有技术比较有如下优点和效果：

一是正常工作时定子电枢绕组工作，转子励磁绕组不工作，由磁钢提供磁场，其工作原理与无刷永磁直流电机相同，无刷控制器的控制电路进行逻辑变换后产生脉宽调制的PWM信号，经过驱动电路放大后逆变推动功率开关管，从而使各定子电枢绕组按顺序工作，并在气隙中产生有效跳跃式旋转磁场，转子磁场受到气隙中转动磁场的作用下沿着固定方向连续运转，此时的转矩为M＝CΦmΦδIa，C为常数，Φm为每极磁通，Φδ为气隙磁通，Ia为定子电枢绕组电流，这时不需要励磁电流，电机在高转速小扭矩工作状态，可提高电动机的功率因数，而且在稳定运行时没有转子电阻损耗，从而使其效率比同规格的感应电机有所提高，而且永磁无刷直流电机在25％-120％额定负载范围内均可保持较高效率和功率因数，从而使电机在运转时，特别是轻负载运行时有着显著的节能效果。