交变复合励磁双凸极对组件及其永磁电机制造技术

一种交变复合励磁双凸极对组件及其永磁电机，交变复合励磁双凸极对组件由两个铁芯、四个励磁线圈和一块永磁体/永磁组合体构成，每个铁芯两端均设有凸极，四个励磁线圈分别安装在铁芯的四个凸极极臂上，永磁体/永磁组合体N/S磁极两端桥置于两个铁芯的中部，四个凸极中的两个异名端凸极耦合面匹配成一双N/S凸极对耦合面，另外两个异名端凸极耦合面匹配成另外一双S/N凸极对耦合面；永磁电机定子上布设有至少一相每相至少一副双U型、双V型、双C型、双[型、H型、X型或工字型交变复合励磁双凸极对组件，其转子上对应设置有适配的永磁组件环。本发明专利技术结构简单，功率密度超大、能效超高，实用性强、稳定可靠，可应用于各行各业，市场前景巨大。

Alternating compound excitation doubly salient pair and its permanent magnet motor

【技术实现步骤摘要】
交变复合励磁双凸极对组件及其永磁电机
本专利技术涉及永磁电磁铁技术、永磁电机(包含永磁发电机、永磁同步电动机、永磁步进电动机和永磁磁阻电机等)、稀土永磁体应用技术、新型铁芯材料应用技术、磁电变换技术、磁路技术，以及整流、逆变、信息传感和智能控制与驱动等
，特别是一种交变复合励磁双凸极对组件及其永磁电机。
技术介绍
在人们熟悉的工农业生产和日常生活中经常看到各种各样的系统和设备需要动力做支撑，动力装置是现代人类生活和工作的基础。随着节能减排、环境保护和绿色经济的逐步深度推进和发展，创新新一代转矩密度和功率密度超大、能效超高的绿色动力装置，已上升到空前且十分重要的地位，也是新时代对动力装置的发展要求。因此，专利技术一种交变复合励磁双凸极对组件及其永磁电机，即顺应潮流也迫切需要。
技术实现思路
随着高性能稀土永磁和超级永磁材料的迅速发展，各种新型磁性材料(如新型硅钢电工材料、稀土高导磁材料、非晶合金高导磁材料)和高温超导体材料的广泛应用，以及精密速度传感、磁电/光电位置传感、磁电变换和电控驱动技术的快速发展，加速了各种永磁电机、非晶合金电机和新型电机(包括发电机和电动机)的推广应用；同时，永磁磁路理论也与时俱进并得到了很大发展，特别是磁路霍普金森定律(也叫磁路欧姆定律)、李氏拉推磁路定律等技术成果，都为研制新型结构的交变复合励磁双凸极对组件及其永磁电机奠定了物资基础和坚实的理论基础。本专利技术主要基于以下物理学理论、实验结论及电机工作原理：①磁力线互不相交，且总是闭合的。②包括电磁铁和永磁铁的任何不同磁铁的两极之间：同性相互排斥，异性相互吸引；同极性磁力线相互排斥，阻碍或阻抗对方磁力线经过同极性端通过本磁铁/磁体；异极性磁力线相互吸引，吸引或拉拽对方磁力线经异极性端通过本磁铁/磁体。③与永磁体两磁极并联的两条对称等效结构的非饱和磁路，因最小磁阻原理，永磁体产生的磁力线一定是经过磁阻较小的磁路闭合。④无论是永磁体的磁极，还是电磁铁的磁极，磁极之间均具有同性相互排斥、异性相互吸引特性，磁极之间会因磁吸引力或磁排斥力产生永磁转矩。⑤无论是电磁磁力线还是永磁磁力线，因磁阻最小或磁路最短原理，均会产生磁阻转矩。⑥根据右手螺旋定则，通过改变励磁线圈电磁铁的励磁电流方向，达到改变励磁线圈两端的N/S极性。⑦在永磁电机的交变复合励磁之磁路中设置能量收集线圈，能量收集线圈在交变磁通的磁路中获得感生电动势，其两端接驳到多功能智能控制驱动器中的电能收集处理单元，进行能量回收、收集和处理，并加以回馈或利用，可提高永磁电机系统的节能减排水平及运行效能。本专利技术具体内容和技术方案如下：一种交变复合励磁双凸极对组件，其特征在于，它由两个铁芯、四个励磁线圈和一块永磁体/永磁组合体构成，每个铁芯两端均设有凸极，四个励磁线圈分别安装在铁芯的四个凸极极臂上，一个铁芯两端凸极互为异名端，永磁体/永磁组合体的两端N/S磁极桥置于两个铁芯的腰部之间，四个凸极中的其中两个异名端凸极耦合面匹配成一双N/S凸极对耦合面，另外两个异名端凸极耦合面匹配成另一双S/N凸极对耦合面，铁芯有U形铁芯、V形铁芯、C形铁芯、[形铁芯和直条形铁芯五种形状，铁芯有三种结构形式供选择即单导磁体、硅钢片/非晶合金带复合体或多段导磁材质的组合体，两条铁芯以并排、交叉、背靠背、脸对脸或纵向错位横向并排结构形式构建成双U型、双V型、双C型、双[型、H型、X型或工字型交变复合励磁双凸极对组件，永磁体/永磁组合体或为单磁钢体、或为永磁组合体、或为永磁导磁复合体，或者为多副交变复合励磁双凸极对组件共用的一体化永磁体。如上所述的交变复合励磁双凸极对组件，其特征在于，在两个铁芯的四个凸极臂和作为桥臂的永磁体之磁路中，选择其中至少一段磁路上适配安装能量收集线圈。一种交变复合励磁双凸极对组件及其永磁电机，其特征在于，定子上布设有至少一相每相至少一副双U型、双V型、双C型、双[型、H型、X型或工字型交变复合励磁双凸极对组件，转子上对应设置有适配的永磁组件环，定子上每副交变复合励磁双凸极对组件的两个N/S凸极对耦合面，分别与转子上对应永磁组件环上的N/S极性交错的永磁体耦合面呈定子转子气隙耦合结构，永磁组件环有六种结构供选择组配定子上不同结构的交变复合励磁双凸极对组件，第一种永磁组件环为双耦合面单永磁组件环结构，即一段非磁性材质的转子本体表面上贴置一个由偶数个永磁体构成的永磁组件环，永磁体耦合面呈轴向磁场横向排列成圆环，相邻永磁体耦合面的磁极性交错且等间距布设，第二种永磁组件环为单耦合面双永磁组件环结构，即一段转子表面设有背部磁轭，背部磁轭上贴置两个独立的分别由相等偶数个永磁体构成的永磁组件环，永磁体耦合面呈径向磁场竖向排列成两个圆环，同一个永磁组件环上的相邻永磁体耦合面呈磁极性交错且等间距布设，在两个永磁组件环上且轴向对应成一排或成一耦合对子的两个永磁体耦合面也呈极性交错设置，第三种永磁组件环为单耦合面单永磁组件环结构，即一段转子表面设有背部磁轭，背部磁轭上贴置一个由偶数个长条永磁体构成的永磁组件环，永磁体耦合面呈径向磁场竖向排列成圆筒环，相邻永磁体耦合面的磁极性交错且等间距布设，第四种永磁组件环为双耦合面单永磁续磁组件环结构，在双耦合面单永磁组件环结构中的两个永磁体之间增设导磁体即成为双耦合面单永磁续磁组件环结构，第五种永磁组件环为单耦合面双永磁续磁组件环结构，在单耦合面双永磁组件环结构中的两个永磁体之间增设导磁体即成为单耦合面双永磁续磁组件环结构，第六种永磁组件环为单耦合面单永磁续磁组件环结构，在单耦合面单永磁组件环结构中的两个长条永磁体之间增设长条导磁体即成为单耦合面单永磁续磁组件环结构，定子转子结构有六种不同结构，用来构建不同结构的永磁电机，其一是单段式或多段分相式圆筒外定子筒式永磁电机，其二是单段式或多段分相式圆筒外转子筒式永磁电机，其三是单段式或多段分相式套筒转子套筒式永磁电机，其四是单段式单盘转子盘式永磁电机，其五是单段式双盘转子盘式永磁电机，其六是圆筒外定子永磁电机或圆筒外转子永磁电机的气隙展开伸长之结构的直线式往复永磁电机。如上所述的交变复合励磁双凸极对组件及其永磁电机，其特征在于，属于单段式圆筒外定子永磁电机、圆筒外转子永磁电机或单圆盘转子永磁电机，定子本体圆周上以轴对称地、按副依相序均布设置适配的双U型、双V型、双C型或双[型交变复合励磁双凸极对组件，转子上设置适配的永磁组件环，定子上交变复合励磁双凸极对组件的相数m与转子上永磁组件环的永磁体耦合面极对数p，满足p＞2m或p＞4m、且k＝p/2m，其中m为整数、p为偶数、k不能为整数，定子上每副交变复合励磁双凸极对组件的四个凸极分成两个凸极对，两对凸极对耦合面分别与转子上永磁组件环中的两对N/S磁极交错的永磁体耦合面相适配，成为一副对称等效的双磁路气隙耦合凸极总成，每个凸极对耦合面和永磁体耦合面所占旋转圆周弧长尺寸相等或一致，转子上永磁组件环中的N/S永磁体耦合面与定子上交变复合励磁双凸极对组件中的N/S凸极对耦合面之布局以步进模式和步距角θ＝360°/pm设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交变复合励磁双凸极对组件，其特征在于，它由两个铁芯、四个励磁线圈和一块永磁体/永磁组合体构成，每个铁芯两端均设有凸极，四个励磁线圈分别安装在铁芯的四个凸极极臂上，一个铁芯两端凸极互为异名端，永磁体/永磁组合体的两端N/S磁极桥置于两个铁芯的腰部，四个凸极中的其中两个异名端凸极耦合面匹配成一双N/S凸极对耦合面，另外两个异名端凸极耦合面匹配成另一双S/N凸极对耦合面，铁芯有U形铁芯、V形铁芯、C形铁芯、[形铁芯和直条形铁芯五种形状，铁芯有三种结构形式供选择即单导磁体、硅钢片/非晶合金带复合体或多段导磁材质的组合体，两条铁芯以并排、交叉、背靠背、脸对脸或纵向错位横向并排结构形式构建成双U型、双V型、双C型、双[型、H型、X型或工字型交变复合励磁双凸极对组件，永磁体/永磁组合体或为单磁钢体、或为永磁组合体、或为永磁导磁复合体，或者为多副交变复合励磁双凸极对组件共用的一体化永磁体。/n

【技术特征摘要】
1.一种交变复合励磁双凸极对组件，其特征在于，它由两个铁芯、四个励磁线圈和一块永磁体/永磁组合体构成，每个铁芯两端均设有凸极，四个励磁线圈分别安装在铁芯的四个凸极极臂上，一个铁芯两端凸极互为异名端，永磁体/永磁组合体的两端N/S磁极桥置于两个铁芯的腰部，四个凸极中的其中两个异名端凸极耦合面匹配成一双N/S凸极对耦合面，另外两个异名端凸极耦合面匹配成另一双S/N凸极对耦合面，铁芯有U形铁芯、V形铁芯、C形铁芯、[形铁芯和直条形铁芯五种形状，铁芯有三种结构形式供选择即单导磁体、硅钢片/非晶合金带复合体或多段导磁材质的组合体，两条铁芯以并排、交叉、背靠背、脸对脸或纵向错位横向并排结构形式构建成双U型、双V型、双C型、双[型、H型、X型或工字型交变复合励磁双凸极对组件，永磁体/永磁组合体或为单磁钢体、或为永磁组合体、或为永磁导磁复合体，或者为多副交变复合励磁双凸极对组件共用的一体化永磁体。


2.根据权利要求1所述的交变复合励磁双凸极对组件，其特征在于，在两个铁芯的四个凸极臂和作为桥臂的永磁体之磁路中，选择其中至少一段磁路上适配安装能量收集线圈。


3.一种交变复合励磁双凸极对组件及其永磁电机，其特征在于，定子上布设有至少一相每相至少一副双U型、双V型、双C型、双[型、H型、X型或工字型交变复合励磁双凸极对组件，转子上对应设置有适配的永磁组件环，定子上每副交变复合励磁双凸极对组件的两个N/S凸极对耦合面，分别与转子上对应永磁组件环上的N/S极性交错的永磁体耦合面呈定子转子气隙耦合结构，永磁组件环有六种结构供选择组配定子上不同结构的交变复合励磁双凸极对组件，第一种永磁组件环为双耦合面单永磁组件环结构，即一段非磁性材质的转子本体表面上贴置一个由偶数个永磁体构成的永磁组件环，永磁体耦合面呈轴向磁场横向排列成圆环，相邻永磁体耦合面的磁极性交错且等间距布设，第二种永磁组件环为单耦合面双永磁组件环结构，即一段转子表面设有背部磁轭，背部磁轭上贴置两个独立的分别由相等偶数个永磁体构成的永磁组件环，永磁体耦合面呈径向磁场竖向排列成两个圆环，同一个永磁组件环上的相邻永磁体耦合面呈磁极性交错且等间距布设，在两个永磁组件环上且轴向对应成一排或成一耦合对子的两个永磁体耦合面也呈极性交错设置，第三种永磁组件环为单耦合面单永磁组件环结构，即一段转子表面设有背部磁轭，背部磁轭上贴置一个由偶数个长条永磁体构成的永磁组件环，永磁体耦合面呈径向磁场竖向排列成圆筒环，相邻永磁体耦合面的磁极性交错且等间距布设，第四种永磁组件环为双耦合面单永磁续磁组件环结构，在双耦合面单永磁组件环结构中的两个永磁体之间增设导磁体即成为双耦合面单永磁续磁组件环结构，第五种永磁组件环为单耦合面双永磁续磁组件环结构，在单耦合面双永磁组件环结构中的两个永磁体之间增设导磁体即成为单耦合面双永磁续磁组件环结构，第六种永磁组件环为单耦合面单永磁续磁组件环结构，在单耦合面单永磁组件环结构中的两个长条永磁体之间增设长条导磁体即成为单耦合面单永磁续磁组件环结构，定子转子结构有六种不同结构，用来构建不同结构的永磁电机，其一是单段式或多段分相式圆筒外定子筒式永磁电机，其二是单段式或多段分相式圆筒外转子筒式永磁电机，其三是单段式或多段分相式套筒转子套筒式永磁电机，其四是单段式单盘转子盘式永磁电机，其五是单段式双盘转子盘式永磁电机，其六是圆筒外定子永磁电机或圆筒外转子永磁电机的气隙展开伸长之结构的直线式往复永磁电机。


4.根据权利要求3所述的交变复合励磁双凸极对组件及其永磁电机，其特征在于，属于单段式圆筒外定子永磁电机、圆筒外转子永磁电机或单圆盘转子永磁电机，定子本体圆周上以轴对称地、按副依相序均布设置适配的双U型、双V型、双C型或双[型交变复合励磁双凸极对组件，转子上设置适配的永磁组件环，定子上交变复合励磁双凸极对组件的相数m与转子上永磁组件环的永磁体耦合面极对数p，满足p＞2m或p＞4m、且k＝p/2m，其中m为整数、p为偶数、k不能为整数，定子上每副交变复合励磁双凸极对组件的四个凸极分成两个凸极对，两对凸极对耦合面分别与转子上永磁组件环中的两对N/S磁极交错的永磁体耦合面相适配，成为一副对称等效的双磁路气隙耦合凸极总成，每个凸极对耦合面和永磁体耦合面所占旋转圆周弧长尺寸相等或一致，转子上永磁组件环中的N/S永磁体耦合面与定子上交变复合励磁双凸极对组件中的N/S凸极对耦合面之布局以步进模式和步距角θ＝360°/pm设置，每相交变复合励磁双凸极对组件的励磁线圈分别接驳到控制驱动器或多功能智能控制驱动器中的励磁控制驱动单元相应I/O端子，一组永磁体耦合面与一相中的凸极对耦合面中线对齐则该相励磁线圈即刻变流，完成“前推后拉”磁扭矩接力交接→旋转一步距角→相邻下一相中的凸极对耦合面中线对齐、励磁线圈变流→……，周而复始，形成绝大部分时段所有凸极对的永磁扭矩和/或磁阻扭矩在旋转方向一致合力做功之结构。


5.根据权利要求3所述的交变复合励磁双凸极对组件及其永磁电机，其特征在于，属于单段式套筒转子永磁电机或双圆盘转子永磁电机，定子本体圆周上以轴对称地、按副依相序均布设置适配的H型、X型或工字型交变复合励磁双凸极对组件，套筒式转子或盘式转子上分别适配设置永磁组件环，定子上交变复合励磁双凸极对组件的相数m与转子上永磁组件环中的永磁体耦合面极对数p，满足p＞2m、且k＝p/2m，其中m为整数、p...

【专利技术属性】
技术研发人员：林贵生，
申请(专利权)人：林贵生，
类型：发明
国别省市：河南;41