混合勵磁無刷爪極電動機的製作方法

2023-04-24 14:15:51

專利名稱：混合勵磁無刷爪極電動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種改進的電動機，特別是一種高性能和直接驅動領域的混合勵磁無刷爪極電動機。
背景技術：
爪極電機自從面世以來，由於其結構簡單、成本低廉、運行可靠而一直是汽車、航空發電機的首選模式。幾十年來，國內外對於爪極電機也進行了大量的研究工作。但大多數是針對單純線圈勵磁或者單純永磁勵磁等結構形式的爪極電機，而且絕大多數是針對本身參數和結構尺寸的變化對電機性能的改善等，就改變電機勵磁方式來提高電機運行性能和工作特性的發明研究，目前還較為少見。由於普通爪極電機轉子爪極的漏磁通問題較嚴重，加之氣隙磁通無法自由調節，因此，其功率密度和效率較低，啟動轉矩偏小，調速範圍有限。

發明內容
技術問題本發明所要解決的技術問題是提供一種改進的、高功率密度、高效率、高啟動轉矩和調速範圍較為寬廣的混合勵磁無刷爪極電動機。
技術方案為了補償爪極電機的極間漏磁和提高電機的主磁通，在不改變爪極電機原有結構的情況下，該電動機由鐵芯和電樞繞組構成外定子，由環形勵磁繞組和勵磁繞組磁軛託架構成內定子，由爪極、轉子磁軛和軸等構成電機轉子，在各轉子爪極極面上鑲嵌有一層薄永磁片，各相鄰爪極之間鑲嵌有永磁片。各爪極厚度相同，爪極的極面形狀為梯形，各相鄰且交錯排列的爪極通過焊點固定在一內圓非導磁不鏽鋼薄圓板上形成一個整體，轉子用非導磁不鏽鋼圓筒封裝。所述的薄永磁片、永磁片選用釹鐵硼永磁材料。
技術效果在爪極之間放置永磁片，實際上增加了爪極的有效極面積，既可以有效地補償原爪極電機由於爪極之間漏磁所帶來的負面影響，提高電動機的氣隙磁密，又可以有效地提高主磁通，從而和爪極極面上鑲嵌的永磁片共同作用，提高電動機的磁能積，大大提高電機的主磁通，可明顯改善電動機的功率密度、效率，提高啟動轉矩，擴大調速範圍。
該電機的外定子與普通電機的定子類似，槽中嵌有多相對稱繞組，在電機內定子上放有環形直流勵磁繞組。勵磁繞組通過導磁的磁軛託架固定在電機端蓋上。由於直流勵磁繞組置於由爪極的內、外單元所形成的區域內，空間利用率高，結構緊湊。
勵磁電流所產生的磁通和爪極之間的永磁磁通在磁路上呈並聯關係，同時它們和爪極極面永磁磁通在磁路上呈串聯關係。通過控制勵磁電流的幅值和方向來實現氣隙磁密的調節，從而可實現電機基速以下恆轉矩，基速以上恆功率運行。


圖1是混合勵磁無刷爪極電動機剖面圖；圖2是混合勵磁無刷爪極電動機結構示意圖；圖3是混合勵磁無刷爪極電動機中心截面圖。
以上的圖中有電動機外壁1、鐵芯2、電樞繞組3、爪極4、軸5、電動機上蓋6、軸承7、環形勵磁繞組8、轉子磁軛9、勵磁繞組磁軛託架10、薄永磁片11、永磁片12。
具體實施例方式
如圖1所示，該混合勵磁無刷爪極電動機的實體模型主要由以下幾個部分組成定子、轉子爪極4、轉子磁軛9、軸5、薄永磁片11、永磁片12、電樞繞組3和勵磁繞組8。定子包括外定子和內定子二部分，外定子包括鐵芯2和電樞繞組3，內定子由勵磁線圈8和勵磁繞組磁軛託架10構成；轉子部分包括相鄰且交錯排列的爪極4、爪極4極面薄永磁片11和爪極4之間永磁片12。各爪極4厚度一致，爪極4極面形狀為梯形。各爪極4通過焊點固定在內圓非導磁不鏽鋼薄圓環上形成一個整體，此外，轉子用非導磁不鏽鋼圓筒封裝，以增強轉子高速旋轉工作時的堅固性和可靠性，保證電動機在高速運轉過程中的平穩運行。
此外，從提高電機氣隙磁密和磁鋼的熱穩定性考慮，選擇具有較高內稟矯頑力的釹鐵硼永磁材料作為電機薄永磁片11、永磁片12的材料。
權利要求
1.一種混合勵磁無刷爪極電動機，其特徵是該電動機由鐵芯(2)和電樞繞組(3)構成外定子，由環形勵磁繞組(8)和勵磁繞組磁軛託架(10)構成內定子，由爪極(4)、轉子磁軛(9)和軸(5)等構成電機轉子，在各轉子爪極(4)極面上鑲嵌有一層薄永磁片(11)，各相鄰爪極(4)之間鑲嵌有永磁片(12)。
2.根據權利要求1所述的混合勵磁無刷爪極電動機，其特徵是各爪極(4)厚度相同，爪極(4)的極面形狀為梯形，各相鄰且交錯排列的爪極(4)通過焊點固定在一內圓非導磁不鏽鋼薄圓板上形成一個整體，轉子用非導磁不鏽鋼圓筒封裝。
3.根據權利1所述的混合勵磁無刷爪極電動機，其特徵是所述的薄永磁片(11)、永磁片(12)選用釹鐵硼永磁材料。
全文摘要
混合勵磁無刷爪極電動機是一種高性能和直接驅動領域的混合勵磁無刷爪極電動機，該電動機由鐵芯(2)和電樞繞組(3)構成外定子，由環形勵磁繞組(8)和勵磁繞組磁軛託架(10)構成內定子，由爪極(4)、轉子磁軛(9)和軸(5)等構成電機轉子，在各轉子爪極(4)極面上鑲嵌有一層薄永磁片(11)，各相鄰爪極(4)之間鑲嵌有永磁片(12)。各爪極(4)厚度相同，爪極(4)的極面形狀為梯形，各相鄰且交錯排列的爪極(4)通過焊點固定在一內圓非導磁不鏽鋼薄圓板上形成一個整體，轉子用非導磁不鏽鋼圓筒封裝。該電動機是一種高功率密度、高效率、高啟動轉矩和調速範圍較為寬廣的混合勵磁無刷爪極電動機。
文檔編號H02K1/22GK1710781SQ200510040938
公開日2005年12月21日 申請日期2005年7月8日 優先權日2005年7月8日
發明者林鶴雲, 楊成峰 申請人:東南大學