[实用新型]一种气隙单极励磁磁势同步电机

说明书

本实用新型提供了一种气隙单极励磁磁势同步电机，由定子组件、转子或动子组件、机壳组件构成，在定子磁路上装有励磁元件，励磁磁源是径向励磁，励磁元件所形成的励磁磁场是同极性径向辐射磁场，径向励磁磁场的磁力线同一极性垂直于轴线方向辐射穿过电机气隙，定子铁芯外壳是导磁体。本实用新型具有力能指标优，适应多种工况，应用广泛的特点。

技术领域

本发明属于机电领域，具体涉及同步电机。

背景技术

当今在电机领域，高速化、低速化、高性能、低成本是人们努力的方向。同步电机，特别是永磁同步电机结构简单、体积小、损耗小、效率高，以及带励磁元件的同步电机既可做发电机也可做电动机使用

等特点，使其得到了广泛的应用。交流同步电机和直流电机相比，它没有直流电机的换向器和电刷，无需直流电源。它和异步电机相比，由于不需要无功励磁电流，同步运行时无转差率，因而效率高，功率因数高。但它和异步电机相比也有成本高、起动困难等特点。

1、普通转速同步电机

现有普通转速同步电机，在工频情况下，常用的转速范围在750-3000转/分。无论发电机还是电动机其励磁元件一般都在转子上，气隙磁势是异极性的。也有些特种同步电机的励磁元件装在定子上，其励磁元件无论是径向还是切向安装，一般其气隙励磁磁势也是异极性的，对于径向磁化串联励磁绕组在定子铁芯上，励磁磁通回路是：A励磁磁势源→定子铁芯→气隙→转子铁芯→气隙→定子铁芯→B励磁磁势源→定子铁芯磁轭→A励磁磁势源回路上。每根励磁磁力线要经过气隙和励磁元件两次，磁势消耗较大或利用率较低。对此，1999年7月国防工业出版社出版的李钟明、刘卫国著的【稀土永磁电机】32-39页进行了论述。有一种同极性感应子特种电机，其励磁元件是安在定子两端盖内侧的凸缘上，可实现气隙磁势同极性，但它属于轴向励磁，轴向励磁占用轴向空间大，使电机轴向尺寸增长。同步电动机可以用来拖动功率较大，转速不要求调节的生产机械，或者要求恒定转速运行的负载。同步永磁电机结构简单，体积小，重量轻，效率高，功率因数高。但普通同步电机存在着起动困难，成本高等不足。

2、高速同步电机

高速电机一般指10000转/分以上的电机，主要应用于高速机床，空气循环制冷系统，储能飞轮，燃料电池，高速离心压缩机，高速破碎机，分布式燃气轮机高速发电系统等领域，有着广泛的应用前景。但在现有常用高速电机中普遍存在的难题：一是转子系统动力学问题，即转子旋转时，转子质量中心与回转中心的偏差消除问题；二是轴的支撑摩擦损耗问题；三是散热冷却问题等。对于不同原理和结构的高速电机还存在着不同的优缺点。

（1）在现有永磁高速同步电动机方面，由于其功率密度高；效率高；功率因数高而得到广泛应用。但励磁永磁体都安装在转子上，在高速运行时，一是离心力极大，在超过一定转速时，很难承受离心力的作用。如果加保护套，又会出现增大气隙磁阻，降低电机性能问题。二是永磁体安装在转子上会增加转子的转动惯量，不利于电机的起动和运行。三是转子散热条件差，温度高，转子上的永磁体易出现退磁现象。也有些特种高速同步电机的励磁元件装在定子上，其励磁元件无论是径向还是切向安装，一般其气隙磁势也是异极性的；【水电能源科学】2008年8月第26卷第4期发表的“同性极式感应子电机电感计算”的文章中，表述了一种同极性高速感应子电机，其励磁元件是安在定子上，气隙磁势是同极性，但它采取的是轴向励磁。轴向励磁的缺点是电机轴向尺寸长，材料利用率低；当定子铁芯采用矽钢片叠置时，磁场沿定子矽钢片横向穿过，电磁损耗大。

(2)在现有高速开关磁阻电动机方面，由于其转子结构简单；坚固耐用；效率居中；成本低廉以及耐高温等优点备受瞩目。但开关磁阻高速电动机也存在一些不足之处，一是由于这种电动机没有励磁磁场，其功率密度较低，效率较低。二是转矩波动和转子机械振动大。三是转子风摩耗大。四是需要精确的转子位置信号对转矩和电流进行控制，控制系统复杂。