一种并列磁路混合励磁无刷电机制造技术

本发明专利技术公开了一种并列磁路混合励磁无刷电机，包括同轴设置的定子电励磁电机和转子永磁型电机；定子电励磁电机包括定子铁心一、电枢绕组一、励磁绕组和凸极转子；电枢绕组一和励磁绕组均绕设在定子铁心一中；定子铁心一和凸极转子之间具有气隙一；转子永磁型电机包括定子铁心二、电枢绕组二和永磁体转子；永磁体转子和定子铁心二之间具有气隙二；凸极转子的转子凸极数与永磁体转子的转子极对数相等；电枢绕组一和电枢绕组二的相数相同，电枢绕组一的相绕组与电枢绕组二的相绕组串联构成总电枢绕组。本发明专利技术不仅充分利用了电机的内部空间，还避免了轴向并列所引入的轴向间隙、转轴长度增加等问题，从而有效提高空间利用率和功率密度。率密度。率密度。

【技术实现步骤摘要】
一种并列磁路混合励磁无刷电机


[0001]本专利技术涉及电机设计和制造领域，特别是一种并列磁路混合励磁无刷电机。

技术介绍

[0002]永磁电机具有高转矩/功率密度、高效率和高功率因素等优点。根据永磁体的安装位置分类，永磁电机分为转子永磁型电机和定子永磁型电机。进一步，根据永磁体在转子上的安装方式分类，转子永磁型电机可分为表贴式永磁电机和内置式永磁电机。内置式永磁电机容易获得大的凸极率和磁阻转矩分量，可以获得比表贴式永磁电机更好的恒功率运行能力，其在电动汽车等需要宽转速范围驱动的场合已得到广泛应用。
[0003]然而，永磁电机的弱磁是通过控制电枢绕组中的直轴电流分量（
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）来实现，永磁体有着不可逆退磁的风险，且弱磁能力有限。而且，永磁电机在应用于航空电源等发电场合时，需要全功率的可控变换器来实现调压，系统重量和成本增加。
[0004]具有两个磁势源（励磁绕组和永磁体）的混合励磁电机，不仅具有电励磁电机磁场调节方便的优点，又具有永磁电机的高功率密度和高效率等优点。应用于发电场合时，通过调节混合励磁电机中直流励磁绕组的电流就可以实现绕组磁链和输出电压的有效的调节。而且，只需要低功率的直流变换器就能调节直流励磁绕组的电流。
[0005]对于转子永磁型混合励磁电机，其无刷化励磁的实现方式主要有三种：（1）借助附加磁路和导磁部件来构建电励磁回路；结构复杂，调磁效率和功率密度都受到限制。
[0006]（2）采用专门的辅助励磁绕组和旋转整流器来实现无刷励磁；结构复杂、可靠性低。
[0007]（3）将定子电励磁电机与转子永磁型电机轴向并列组合；两部分绕组端部的存在，使得两部分电机的铁心之间存在较大的轴向间隙，空间利用率和功率密度低。

技术实现思路

[0008]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种并列磁路混合励磁无刷电机，该并列磁路混合励磁无刷电机不仅充分利用了电机的内部空间，还避免了轴向并列所引入的轴向间隙、转轴长度增加等问题，从而有效提高空间利用率和功率密度。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种并列磁路混合励磁无刷电机，包括从外至内或从内至外依次同轴设置的定子电励磁电机和转子永磁型电机。
[0010]定子电励磁电机包括定子铁心一、电枢绕组一、励磁绕组和凸极转子；电枢绕组一和励磁绕组均绕设在定子铁心一中；定子铁心一和凸极转子之间具有气隙一。
[0011]转子永磁型电机包括定子铁心二、电枢绕组二和永磁体转子；电枢绕组二绕设在定子铁心二中；永磁体转子和定子铁心二之间具有气隙二。
[0012]凸极转子的转子凸极数与永磁体转子的转子极对数相等。
[0013]电枢绕组一和电枢绕组二的相数相同，电枢绕组一的相绕组与电枢绕组二的相绕组串联构成混合励磁无刷电机的总电枢绕组。
[0014]当定子电励磁电机位于转子永磁型电机外侧时，定子铁心一、凸极转子、永磁体转子和定子铁心二从外至内依次同轴设置；当定子电励磁电机位于转子永磁型电机内侧时，定子铁心一、凸极转子、永磁体转子和定子铁心二从内至外依次同轴设置。
[0015]永磁体转子为表贴式永磁体转子或内置式永磁体转子；其中，内置式永磁体转子中的永磁体为一”字型、V型、W型、U型或多层混合型。
[0016]励磁绕组为直流励磁绕组，通过改变励磁绕组的电流，改变电枢绕组一的相磁链和反电动势，进而调节总电枢绕组的相磁链和反电动势。
[0017]增磁时，电枢绕组一和电枢绕组二的相反电动势相位应相同，电枢绕组一的相磁链与电枢绕组二的相磁链正向叠加，从而实现增压；弱磁时，电枢绕组一和电枢绕组二的相反电动势相位应相反，电枢绕组一的相磁链与电枢绕组二的相磁链反向抵消，从而实现降压。
[0018]凸极转子包括转子铁心一，永磁体转子包括转子铁心二，转子铁心一的轭部和转子铁心二的轭部一体设置。
[0019]凸极转子包括转子铁心一，永磁体转子包括转子铁心二，转子铁心一的轭部和转子铁心二的轭部通过隔磁环相连接。
[0020]定子铁心一、定子铁心二、转子铁心一和转子铁心二均采用导磁材料制成。
[0021]本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术的并列磁路混合励磁无刷电机做发电机时，不需要全功率可控变换器，只需要低功率的直流变换器就能调节直流励磁绕组的电流（进而实现调压），大大降低了变换器的容量和系统成本。
[0022]2、本专利技术两部分的内外并列，不仅充分利用了电机的内部空间，还避免了轴向并列所引入的轴向间隙、转轴长度增加等问题，从而有效提高空间利用率和功率密度。
[0023]3、此外，轴向并列的混合励磁电机，轴向磁路分布不对称，这会产生轴向不平衡磁拉力，从而降低轴承寿命，并影响电机的运行品质。而本专利技术的轴向两侧磁路分布对称，避免了轴向并列所引入的轴向不平衡磁拉力。
附图说明
[0024]图1显示了本专利技术一种并列磁路混合励磁无刷电机第一种实施例的结构示意图。
[0025]图2显示了单独电励磁工作模式下的磁力线分布图。
[0026]图3显示了第一种实施例中单独永磁工作模式下的磁力线分布图。
[0027]图4显示了第一种实施例中单独电励磁工作模式下的绕组磁链与转子位置关系图。
[0028]图5显示了第一种实施例中单独永磁工作模式下的绕组磁链与转子位置关系图。
[0029]图6显示了第一种实施例中单独永磁工作模式下的相电压与转子位置关系图。
[0030]图7显示了第一种实施例中混合励磁时增磁模式下的相电压与转子位置关系图。
[0031]图8显示了本专利技术一种并列磁路混合励磁无刷电机第二种实施例的结构示意图。
[0032]图9显示了本专利技术一种并列磁路混合励磁无刷电机第三种实施例的结构示意图。
[0033]其中有：11.定子铁心一；12.电枢绕组一；13.励磁绕组；14.转子铁心一；15.转子凸极；21.定子铁心二；22.电枢绕组二；23.转子铁心二；24.永磁体；25.隔磁环。
具体实施方式
[0034]下面结合附图和具体较佳实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0035]本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本专利技术的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本专利技术的保护范围。
[0036]本专利技术中的并列磁路混合励磁无刷电机，以三相m=3，Ns1=12，Ns2=24，p=10为例，进行详细说明。
[0037]实施例1如图1所示，一种并列磁路混合励磁无刷电机，包括从外至内依次同轴设置的定子电励磁电机和转子永磁型电机，两者内外同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种并列磁路混合励磁无刷电机，其特征在于：包括从外至内或从内至外依次同轴设置的定子电励磁电机和转子永磁型电机；定子电励磁电机包括定子铁心一、电枢绕组一、励磁绕组和凸极转子；电枢绕组一和励磁绕组均绕设在定子铁心一中；定子铁心一和凸极转子之间具有气隙一；转子永磁型电机包括定子铁心二、电枢绕组二和永磁体转子；电枢绕组二绕设在定子铁心二中；永磁体转子和定子铁心二之间具有气隙二；凸极转子的转子凸极数与永磁体转子的转子极对数相等；电枢绕组一和电枢绕组二的相数相同，电枢绕组一的相绕组与电枢绕组二的相绕组串联构成混合励磁无刷电机的总电枢绕组。2.根据权利要求1所述的并列磁路混合励磁无刷电机，其特征在于：当定子电励磁电机位于转子永磁型电机外侧时，定子铁心一、凸极转子、永磁体转子和定子铁心二从外至内依次同轴设置；当定子电励磁电机位于转子永磁型电机内侧时，定子铁心一、凸极转子、永磁体转子和定子铁心二从内至外依次同轴设置。3.根据权利要求1所述的并列磁路混合励磁无刷电机，其特征在于：永磁体转子为表贴式永磁体转子或内置式永磁体转子；其中，内置式永磁体转子中的永磁体为一”字型、V...

【专利技术属性】
技术研发人员：李健，王凯，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：