一種新型混合勵磁無刷直流電機的製作方法

2023-05-02 19:23:56 1

專利名稱：一種新型混合勵磁無刷直流電機的製作方法
技術領域：
本發明是一種無刷直流電機，屬於無刷直流電機的創新技術。
現有的無刷直流電機因其效率高而得到廣泛應用，如用於電動汽車的驅動裝置，但為了適應汽車運行性能的需要，又要求電機必須有足夠的力矩(起動加速、爬坡)及轉速(最高車速)，雖然永磁磁場可以通過電樞反應的方法弱磁，但需要很大的電樞電流，這不僅增加了電樞損耗，降低了電機效率，同時也增大了逆變裝置的容量。因此，研製既要效率高，又要力矩大的無刷直流電機已成為業內科研人員和用戶的當務之急。
本發明的目的在於考慮上述問題而提供一種不僅效率高，而且力矩大的新型混合勵磁無刷直流電機。
本發明的結構示意圖如附圖所示，包括有殼體(1)、定子(2)、電樞繞組(3)、轉子(4)、轉軸(5)，定子(2)固裝在殼體(1)上，轉子(4)固裝在轉軸(5)上，電樞繞組(3)置於定子(2)與轉子(4)之間，其中定子(2)沿轉軸(5)的軸線方向分為左、右兩部分，其間沿徑向繞有環形勵磁線圈(6)，轉子(4)相應也分為左、右兩部分，且兩部分中均為永磁極(41)與鐵磁極(42)相間排布，每部分中永磁極具有相同極性，左部分中的永磁極(41)及鐵磁極(42)分別與右部分中的鐵磁極(42)及永磁極(41)位置相對應。
下面結合實施例詳細說明本發明的具體結構

圖1為本發明的結構示意圖；圖2為本發明實施例轉子(4)的展開圖；圖3為本發明等效磁路的示意圖4為本發明的磁通曲線圖；圖5為本發明的增磁曲線圖；圖6為本發明增磁時的機械特性圖。
實施例本發明的結構示意圖如圖1、圖2所示，包括有殼體(1)、定子(2)、電樞繞組(3)、轉子(4)、轉軸(5)，定子(2)固裝在殼體(1)上，轉子(4)固裝在轉軸(5)上，電樞繞組(3)置於定子(2)與轉子(4)之間，其中定子(2)沿轉軸(5)的軸線方向分為左、右兩部分，其間沿徑向繞有環形勵磁線圈(6)，轉子(4)相應也分為左、右兩部分，且兩部分中均為永磁極(41)與鐵磁極(42)相間排布，每部分中永磁極具有相同極性，左部分中的永磁極(41)及鐵磁極(42)分別與右部分中的鐵磁極(42)及永磁極(41)位置相對應。上述永磁與勵磁的比例為1∶0～2，上述永磁極及鐵磁極的極數可為2～8極。本發明實施例中永磁與勵磁的比例為1∶1，永磁極及鐵磁極的極數為2極。
本發明的等效磁路如圖3所示，其磁通曲線圖如圖4所示。忽略由於Φb的變化引起Φc(Φa)的改變而導致s-t(m-n)支路磁壓降的變化。將永磁體的去磁特性移至第一象限，由HcL點向左為去磁磁勢減少。勵磁磁勢Fb(0-b)零點設於b點，向左為磁勢增加方向，設m-n左邊磁路總磁壓降AWα，即AW=nmHdl]]>氣隙一定時去磁磁勢一定，當考慮m-n支路後去磁磁勢改變，Φa與去磁磁勢Fa的關係為永磁體的去磁特性Φa＝f(Fa)，m-n右邊支路總磁壓降AWb即AWb=nmHhdl]]>式中Hb為m-n右面鐵磁極磁路各部分的磁場強度。在整個磁路中Φb＝f(Fb)為一趨於飽和的曲線。m-n支路磁壓降AWmn即AWmn=mnHmndl]]>該支路中磁通Φ與AWmn的關係Φ＝(AWmn)為一曲線，該曲線由坐標原點畫起向右為磁勢增加方向。
顯然永磁磁勢Fa為Fa＝AWa+AWmn勵磁磁勢Fb為Fb＝AWb+AWmn調磁磁極中的磁通Φ為Φ＝Φa+Φb所以，一旦勵磁磁勢(增磁)確定之後，即可由圖4確定磁通Φ的大小(工作點A)。由圖分析可得出下述結論；(1)當Fb＝0時，工作點為B，而增加Fb後，永磁體的工作點C，使Φa有所下降，抵消了部分增磁作用。永磁磁勢越低(永磁體越薄)時，這種作用越明顯。
(2)永磁體足夠厚時可以不考慮勵磁磁勢對永磁磁勢的影響。在鐵磁極中為增磁時勵磁磁勢對永磁極為去磁作用，所以，永磁磁勢不夠大時增磁作用將被嚴重削弱。
本發明空載試驗時，電源電壓240V，速度給定至最高速(電壓飽和)，逐步增加勵磁電流(增磁)轉速下降，其增磁曲線如圖5所示，由圖可見(1)當IF＝10A時Φ增加約一倍，相應地轉速降低1/2。
(2)增磁過程是非線性的，額定轉速時充分利用增磁能力，減少勵磁即可提高運行速度。
本發明負載試驗時，電機加載後由於電樞阻抗壓降及增磁特性的作用，在電源電壓有限的情況下，負載參數會有多種選擇，其增磁時機械特性如圖6所示；圖中
Mmax為最大增磁對應的轉矩，No為最大增磁對應的轉速，Mo為勵磁電流為零時對應的轉矩，Nmax為勵磁電流為零對應的轉速。
綜上所述可見對於設立鐵磁極(調磁極)及勵磁線圈的無刷直流電機不僅可成功地實現了磁場簡便而經濟的調節，而且根據實際需要合理地安排永磁及勵磁的比例可以保證低速力矩及高速應有的功率，另外，對於無刷直流機，其調磁以增磁為主，增磁既使調磁極磁場更趨於方波，有利於電流換向，充分發揮電機的力矩性能，增磁也可節省永磁材料，用於勵磁的能量較少，保持了永磁電機效率高的特點。
本發明由於採用了定子上設勵磁線圈，轉子上設鐵磁極(調磁磁極)及永磁磁極兩種磁極的結構，因此，成功地解決了永磁無刷直流電機調磁的困難，其調磁(增磁)作用明顯，有效地提高了電機轉矩及轉速的調節性能，本發明是一種不僅效率高，而且力矩大的新型混合勵磁無刷直流電機。
權利要求
1.一種新型混合勵磁無刷直流電機，包括有殼體(1)、定子(2)、電樞繞組(3)、轉子(4)、轉軸(5)，定子(2)固裝在殼體(1)上，轉子(4)固裝在轉軸(5)上，電樞繞組(3)置於定子(2)與轉子(4)之間，其中定子(2)沿轉軸(5)的軸線方向分為左、右兩部分，其間沿徑向繞有環形勵磁線圈(6)，轉子(4)相應也分為左、右兩部分，且兩部分中均為永磁極(41)與鐵磁極(42)相間排布，每部分中永磁極具有相同極性，左部分中的永磁極(41)及鐵磁極(42)分別與右部分中的鐵磁極(42)及永磁極(41)位置相對應。
2.根據權利要求1所述的新型混合勵磁無刷直流電機，其特徵在於上述永磁與勵磁的比例為1∶0～2。
3.根據權利要求2所述的新型混合勵磁無刷直流電機，其特徵在於上述永磁與勵磁的比例為1∶1。
4.根據權利要求1或2所述的新型混合勵磁無刷直流電機，其特徵在於上述永磁極及鐵磁極的極數可為2～8極。
全文摘要
本發明是一種無刷直流電機。包括有殼體、定子、電樞繞組、轉子、轉軸及勵磁線圈。其中定子沿轉軸的軸線方向分為兩部分,其之間沿徑向繞有環形勵磁線圈,轉子相應也分為兩部分,且兩部分中均為永磁極與鐵磁極相間排布。本發明由於採用了定子上設勵磁線圈,轉子上設鐵磁極(調磁磁極)及永磁磁極兩種磁極的結構,因此,成功地解決了永磁無刷直流電機調磁的困難,其調磁(增磁)作用明顯,有效地提高了電機轉矩及轉速的調節性能,本發明是一種不僅效率高,而且力矩大的新型混合勵磁無刷直流電機。
文檔編號H02K29/00GK1263373SQ0011409
公開日2000年8月16日 申請日期2000年3月3日 優先權日2000年3月3日
發明者李優新, 王鴻貴, 何鴻肅, 黎勉, 梁秀玲 申請人:廣東工業大學