一种磁矩联调混合励磁电机

摘要

本发明公开了一种磁矩联调混合励磁电机，包括固定在转子铁心上的外爪极，外爪极位于转子铁心轴向且靠近永磁体外侧，外爪极沿轴向以定子端部绕组的形状向外延伸且靠近定子端部绕组，当电机运行时外爪极随着转子一起转动；还包括内爪极，内爪极在永磁体的轴向外侧且不与永磁体接触，内爪极形状与外爪极适配并靠近外爪极内侧设置，相对的两个内爪极通过调磁线圈铁心连接，并固定在端盖上不随转子转动；调磁线圈铁心上设有调磁线圈，调磁线圈通入的电流为交流电，交流电的电流大小和方向可调。本发明利用电机定子端部绕组磁场、永磁体漏磁和调磁线圈的磁场三者之间相互作用耦合，实现既能调磁又能调转矩的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种既能调磁又能调转矩的磁矩联调混合励磁电机。

背景技术

永磁电动机具有体积更小、质量轻、功率密度高等特点，在各个领域得到广泛应用。传统永磁的电机由于永磁体磁场的特性，对电机内部的磁场调节非常困难。但永磁电机在面临不同运行工况时，又需要对电机磁场进行调节，使电机保持良好的运行性能。普通的混合励磁电机，虽然可以调节电机磁场，但存在一些弊端，尤其是在从低速升至高速的过程中，对电机进行弱磁时，会减小电机的输出转矩。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既能调磁又能调转矩的磁矩联调混合励磁电机。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种磁矩联调混合励磁电机，包括定子铁心、定子端部绕组、转子铁心、永磁体、转轴和端盖，定子铁心、定子端部绕组和端盖形成定子，转子铁心、永磁体和转轴形成转子，还包括固定在转子铁心上的外爪极，外爪极位于转子铁心轴向且靠近永磁体外侧，外爪极沿轴向以定子端部绕组的形状向外延伸且靠近定子端部绕组，当电机运行时外爪极随着转子一起转动；

还包括内爪极，内爪极在永磁体的轴向外侧且不与永磁体接触，内爪极形状与外爪极适配并靠近外爪极内侧设置，相对的两个内爪极通过调磁线圈铁心连接，并固定在端盖上不随转子转动；

调磁线圈铁心上设有调磁线圈，调磁线圈通入的电流为交流电，交流电的电流大小和方向可调。

所述内爪极和外爪极的大小满足以下条件，外爪极分为N极外爪极和S极外爪极，内爪极分为N极内爪极和S极内爪极，当转子逆时针旋转使N极外爪极靠近S极内爪极时，S极外爪极刚好远离S极内爪极，当N极外爪极开始远离S极内爪极时，调整调磁线圈电流的方向使S极内爪极性相反。

所述外爪极和内爪极均为导磁材料制成。

所述定子端部绕组采用类似喇叭形状。

所述调磁线圈铁心和端盖通过隔磁块连接。

所述调磁线圈铁心上设有用于转轴穿过的通孔。

本发明的有益效果是：

本发明利用电机定子端部绕组磁场、永磁体漏磁和调磁线圈的磁场三者之间相互作用耦合，实现既能调磁又能调转矩的目的，具体的：

（1）电机运行时，定子铁心内部绕组会产生一个旋转磁场与永磁体产生的相互作用，产生力矩使转子旋转。电机的定子端部绕组也会产生一个旋转磁场，该磁场与定子铁心内部绕组产生的磁场相同。外爪极在永磁体外侧会有永磁体的漏磁经过，在外爪极上产生与永磁体方向相同的磁场，该磁场与定子端部绕组产生的磁场相互作用，会产生一个力矩，且该力矩与电机电磁转矩方向相同，起到增强电磁转矩的作用。

（2）内爪极上会有调磁线圈产生的磁场且磁场大小和方向可以调节（调磁线圈通入的电流为交流电，交流电的电流大小和方向可调，磁场大小和方向可以调节）。当内爪极、外爪极磁场方向相同时，外爪极随转子旋转靠近内爪极时两者之间相互吸引，此时会产生一个与电磁转矩方向相同的转矩，起到增加电磁转矩的作用。当外爪极旋转远离内爪极时，调节内爪极磁场方向为反方向，此时两者之间磁场方向相同相互排斥，对电磁转矩也是增加的作用。

（3）外爪极的磁场由永磁体的漏磁和调磁线圈产生的磁场组成，当调磁线圈产生磁场的方向与永磁体漏磁场的方向相同时，促进永磁体的漏磁使漏磁增加，电机的主磁通减小；调磁线圈产生的方向与永磁体漏磁场的方向相反时，会抑制永磁体的漏磁使电机主磁通增大，而且当调磁线圈产生的磁场大于永磁体的漏磁时，会直接增加电机的主磁通。所以调节调磁线圈产生磁场的大小和方向可以起到对电机调磁的作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中转子铁心部位的示意图；

图3为本发明中外爪极与内爪极的示意图；

图4为本发明中外爪极与内爪极的大小配合示意图；

图5为本发明中转子与定子的配合示意图；

图6为本发明的原理示意图；

图7为图6中以A面为剖切面的示意图。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。图6中的箭头为磁场方向示意。

如图1至图5所示，本实施例以两极电机为例进行详细说明。发明

本实施例公开了一种磁矩联调混合励磁电机，包括定子铁心8、定子端部绕组7、转子铁心1、永磁体2、转轴11和端盖10，定子端部绕组7采用类似喇叭形状，定子铁心8、定子端部绕组7和端盖10形成定子，转子铁心1、永磁体2和转轴11形成转子。

其还包括固定在转子铁心上的外爪极3，外爪极分为N极外爪极和S极外爪极，外爪极3位于转子铁心轴向且靠近永磁体2外侧，外爪极3沿轴向以定子端部绕组7的形状向外延伸且靠近定子端部绕组，外爪极与端部绕组的距离尽可能的小，当电机运行时外爪极3随着转子一起转动。

还包括内爪极4，内爪极分为N极内爪极和S极内爪极，内爪极4在永磁体2的轴向外侧且不与永磁体2接触，内爪极4形状与外爪极4适配并靠近外爪极3内侧设置，两个内爪极4通过调磁线圈铁心5连接，并固定在端盖10上不随转子转动。

如图4所示，内爪极4和外爪极3的大小满足以下条件：当转子逆时针旋转使N极外爪极靠近S极内爪极时，S极外爪极刚好远离S极内爪极，当N极外爪极开始远离S极内爪极时，调整调磁线圈电流的方向使S极内爪极性相反。

外爪极3和内爪极4均为导磁材料制成。

调磁线圈铁心5上设有调磁线圈6，调磁线圈通入的电流为交流电，交流电的电流大小和方向可调。

本实施例中，调磁线圈铁心5和端盖10通过隔磁块9连接。

本实施例中，调磁线圈铁心5上设有用于转轴11穿过的通孔。

本发明的工作原理如下：

电机运行时，定子铁心8内部绕组会产生一个旋转磁场与永磁体2产生的相互作用，产生力矩使转子旋转。电机的定子端部绕组7也会产生一个旋转磁场，该磁场与定子铁心8内部绕组产生的磁场相同。外爪极3在永磁体2外侧会有永磁体2的漏磁经过，在外爪极3上产生与永磁体2方向相同的磁场，该磁场与定子端部绕组产生的磁场相互作用，会产生一个力矩，且该力矩与电机电磁转矩方向相同，起到增强电磁转矩的作用。如图7所示。

内爪极4上会有调磁线圈6产生的磁场且磁场大小和方向可以调节（调磁线圈6通入的电流为交流电，交流电的电流大小和方向可调，实现磁场大小和方向可以调节）。当内爪极4、外爪极3磁场方向相同时，外爪极4随转子旋转靠近内爪极3时两者之间相互吸引，此时会产生一个与电磁转矩方向相同的转矩，起到增加电磁转矩的作用。当外爪极4旋转远离内爪极3时，调节内爪极3磁场方向为反方向，此时两者之间磁场方向相同相互排斥，对电磁转矩也是增加的作用。

外爪极3的磁场由永磁体2的漏磁和调磁线圈6产生的磁场组成，当调磁线圈6产生磁场的方向与永磁体2漏磁场的方向相同时，促进永磁体2的漏磁使漏磁增加，电机的主磁通减小；调磁线圈6产生的方向与永磁体漏磁场的方向相反时，会抑制永磁体2的漏磁使电机主磁通增大，而且当调磁线圈6产生的磁场大于永磁体2的漏磁时，会直接增加电机的主磁通。所以调节调磁线圈6产生磁场的大小和方向可以起到对电机调磁的作用。

本发明可以用于两极电机，也可以用作四极、六极等多极电机。

本发明形成一种既能调磁又能调转矩的磁矩联调混合励磁电机，利用电机端部绕组磁场、永磁体漏磁和调磁线圈的磁场三者之间相互作用耦合，实现既能调磁又能调转矩的目的。以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”“内”、“外”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，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。