一种混合励磁电机装置制造方法及图纸

本发明专利技术是一种混合励磁电机装置。包括混合励磁电机的驱动系统、装设在机座上的混合励磁工作电机及同轴旋转的绕线式励磁电机，混合励磁工作电机包括转轴、工作电机定子绕组、定子铁芯、永磁体、励磁磁极铁芯、励磁绕组，绕线式励磁电机包括励磁电机定子铁芯、励磁电机定子绕组、励磁电机转子铁芯及励磁电机转子绕组，混合励磁电机的驱动系统包括主电路和控制电路。绕线式励磁电机转子感应电动势提供给混合励磁工作电机的励磁绕组作励磁用，根据混合励磁工作电机频率和负载转矩要求，控制绕线式励磁电机定子电源频率的大小和方向，以控制励磁电压的大小和方向，实现定量增磁或者弱磁。本发明专利技术满足低速大转矩和高转速的要求，提高电机的效率，扩大电机的调速范围。

Hybrid excitation motor device

The invention relates to a hybrid excitation motor device. Including hybrid excitation motor drive system, installed in the hybrid excitation motor and working rotating coaxial winding excitation motor base on hybrid excitation motor, comprises a rotating shaft, stator operating motor windings, stator core, permanent magnet, magnetic pole core, excitation winding, winding excitation motor including stator core, excitation excitation the motor stator windings and excitation motor rotor core and motor rotor excitation winding, hybrid excitation motor drive system including main circuit and control circuit. Winding excitation motor rotor EMF provides excitation windings and hybrid excitation motor excitation work, according to the requirements of the hybrid excitation motor frequency and load torque, control the size and direction of motor stator winding excitation frequency of the power supply, to control the size and orientation of the excitation voltage to achieve quantitative increase of magnetic or weak magnetic. The invention meets the requirements of low speed high torque and high speed, improves the efficiency of the motor, and expands the speed regulating range of the motor.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种混合励磁电机装置，属于混合励磁电机装置的改造技术。
技术介绍
现有的永磁电机效率高，转子发热小，转动惯量轻，在机器人、加工中心等高速轻载领域广泛应用，但是近年来，永磁电机开始应用于电动汽车和一些重载设备上，这就要求电机既能在高转速下运行，又要求低速时能够提供大转矩。由于永磁电机的特性是一种恒转矩特性，难以同时满足大调速范围和大转矩的要求。因此，人们提出了各种混合励磁设想，专利技术了多种结构形式的混合励磁电机，以解决低速大扭矩，高速恒功率的问题。目前常用的有励磁绕组在定子的混合励磁电机、爪式电机、带滑环直流励磁的混合励磁电机等。但这些混合励磁电机的效率、调速范围及结构还有待改善。
技术实现思路
本专利技术在对上述问题研究的基础之上，提供一种既能满足低速大转矩和高转速的要求，又能提高电机的效率的混合励磁电机装置。本专利技术设计合理，方便实用。本专利技术的技术方案是：本专利技术的混合励磁电机装置，包括有机座、混合励磁电机的驱动系统、装设在机座上的混合励磁工作电机及同轴旋转的绕线式励磁电机，其中混合励磁工作电机包括有转轴、工作电机定子绕组、定子铁芯、永磁体、励磁磁极铁芯、励磁绕组，转轴支承在机座上，励磁磁极铁芯套装在转轴上，永磁体置于励磁磁极铁芯的径向中部，励磁绕组绕在励磁磁极铁芯上，定子铁芯装设在励磁磁极铁芯的外侧，定子绕组嵌在定子铁芯的线槽中；绕线式励磁电<br>机包括有励磁电机定子铁芯、励磁电机定子绕组、励磁电机转子铁芯及励磁电机转子绕组，其中励磁电机转子铁芯套装在转轴上，励磁电机转子绕组绕在励磁电机转子铁芯上，励磁电机定子铁芯装设在励磁电机转子铁芯的外侧，励磁电机定子绕组嵌在励磁电机定子铁芯的线槽中，混合励磁电机的驱动系统包括主电路和控制电路两部分，其中主电路包括整流电路、DC/DC变换电路和两路三相逆变电路，控制电路包括有中央处理单元、IGBT隔离驱动电路、电流采样电路、母线电压采样电路、速度处理电路，其中DC/DC变换电路的输出供电至三相逆变电路及中央处理单元，其中中央处理单元产生两组PWM波形，且分别通过IGBT隔离驱动电路驱动两路三相逆变电路，其中一路三相逆变电路给混合励磁工作电机供电，另一路三相逆变电路给绕线式励磁电机供电；母线电压采样电路，两路电流采样电路分别采集输入混合励磁工作电机及绕线式励磁电机的电流，母线电压采样电路采集DC/DC变换电路的输出电压，速度处理电路处理由速度检测电路采集的混合励磁工作电机的工作速度，两路电流采样电路、母线电压采样电路、速度处理电路都把采集的信号输入中央处理单元。本专利技术的优点是当电机需要工作在低速大扭矩的场合时，尽管转速低，但是只需提高励磁电机定子绕组旋转磁场的频率，就能产生足够的电压供给工作电机的励磁绕组，使工作电机获得足够的磁通，从而产生足够的转矩；当需要高转速运行时，给励磁绕组反方向的电压使励磁磁通抵消一部分永磁磁通，以达到弱磁增速的目的。改变励磁电机定子绕组旋转磁场的转差方向，即可改变励磁电机的励磁电流的方向，可使电机工作在增磁或去磁状态。此外，混合励磁工作电机由普通变频驱动器控制其运行，绕线式励磁电机由提供特定给定电压的变频驱动器控制，绕线式励磁电机转子感应电动势提供给混合励磁工作电机的励磁绕组作励磁用，根据混合励磁工作电机频率和负载转矩要求，通过混合励磁算法，控制绕线式励磁电机定子电源频率的大小和方向，就可以控制励磁电压的大小和方向，实现定量增磁或者弱磁的目的。本专利技术是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的混合励磁电机装置。附图说明图1为本专利技术混合励磁电机的结构示意图；图2为本专利技术中工作电机混合励磁转子的剖视图；图3为本专利技术中励磁电机绕线转子的剖视图；图4为本专利技术中工作电机励磁绕组与励磁电机转子绕组的接线关系图；图5为混合励磁电机控系统硬件框图；图6为励磁电机转子分别对于定子三相的感应电动势波形；图7为励磁电机转子合成电动势波形；图8为励磁电机定子A相给定电压波形；图9为励磁电机定子B相给定电压波形；图10为励磁电机定子C相给定电压波形。具体实施方式实施例：本专利技术的结构示意图如图1、2、3、4所示，本混合励磁电机装置，包括有机座9、混合励磁电机的驱动系统、装设在机座9上的混合励磁工作电机及同轴旋转的绕线式励磁电机，其中混合励磁工作电机包括有转轴1、工作电机定子绕组6、定子铁芯7、永磁体8、励磁磁极铁芯10、励磁绕组11，转轴1支承在机座9上，励磁磁极铁芯10套装在转轴1上，永磁体8置于励磁磁极铁芯10的径向中部，励磁绕组11绕在励磁磁极铁芯10上，定子铁芯7装设在励磁磁极铁芯10的外侧，定子绕组6嵌在定子铁芯7的线槽中；绕线式励磁电机包括有励磁电机定子铁芯13、励磁电机定子绕组14、励磁电机转子铁芯20及励磁电机转子绕组19，其中励磁电机转子铁芯20套装在转轴1上，励磁电机转子绕组19绕在励磁电机转子铁芯20上，励磁电机定子铁芯13装设在励磁电机转子铁芯20的外侧，励磁电机定子绕组14嵌在励磁电机定子铁芯13的线槽中，混合励磁电机的驱动系统主要包括主电路和控制电路两部分，其中主电路包括整流电路、DC/DC变换电路和两路三相逆变电路，控制电路包括有中央处理单元、IGBT隔离驱动电路、电流采样电路、母线电压采样电路、速度处理电路，其中DC/DC变换电路的输出供电至三相逆变电路及中央处理单元，其中中央处理单元产生两组PWM波形，且分别通过IGBT隔离驱动电路驱动两路三相逆变电路，其中一路三相逆变电路给混合励磁工作电机供电，另一路三相逆变电路给绕线式励磁电机供电；母线电压采样电路，两路电流采样电路分别采集输入混合励磁工作电机及绕线式励磁电机的电流，母线电压采样电路采集DC/DC变换电路的输出电压，速度处理电路处理由速度检测电路采集的混合励磁工作电机的工作速度，两路电流采样电路、母线电压采样电路、速度处理电路都把采集的信号输入中央处理单元。本实施例中，上述速度检测电路是编码器；上述两路电流采样电路都是霍尔电流传感器。本实施例中，上述DC/DC变换电路通过整流电路与电源连接。本实施例中，上述混合励磁工作电机的励磁绕组11的电源由与转子同轴旋转的绕线式励磁电机的励磁电机转子绕组19产生的感应电动势提供。本实施例中，上述绕线式励磁电机的励磁电机定子绕组1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合励磁电机装置，其特征在于包括有机座（9）、混合励磁电机的驱动系统、装设在机座（9）上的混合励磁工作电机及同轴旋转的绕线式励磁电机，其中混合励磁工作电机包括有转轴（1）、工作电机定子绕组（6）、定子铁芯（7）、永磁体（8）、励磁磁极铁芯（10）、励磁绕组（11），转轴（1）支承在机座（9）上，励磁磁极铁芯（10）套装在转轴（1）上，永磁体（8）置于励磁磁极铁芯（10）的径向中部，励磁绕组（11）绕在励磁磁极铁芯（10）上，定子铁芯（7）装设在励磁磁极铁芯（10）的外侧，定子绕组（6）嵌在定子铁芯（7）的线槽中；绕线式励磁电机包括有励磁电机定子铁芯（13）、励磁电机定子绕组（14）、励磁电机转子铁芯（20）及励磁电机转子绕组（19），其中励磁电机转子铁芯（20）套装在转轴（1）上，励磁电机转子绕组（19）绕在励磁电机转子铁芯（20）上，励磁电机定子铁芯（13）装设在励磁电机转子铁芯（20）的外侧，励磁电机定子绕组（14）嵌在励磁电机定子铁芯（13）的线槽中，混合励磁电机的驱动系统包括主电路和控制电路两部分，其中主电路包括整流电路、DC/DC变换电路和两路三相逆变电路，控制电路包括有中央处理单元、IGBT隔离驱动电路、电流采样电路、母线电压采样电路、速度处理电路，其中DC/DC变换电路的输出供电至三相逆变电路及中央处理单元，其中中央处理单元产生两组PWM波形，且分别通过IGBT隔离驱动电路驱动两路三相逆变电路，其中一路三相逆变电路给混合励磁工作电机供电，另一路三相逆变电路给绕线式励磁电机供电；母线电压采样电路，两路电流采样电路分别采集输入混合励磁工作电机及绕线式励磁电机的电流，母线电压采样电路采集DC/DC变换电路的输出电压，速度处理电路处理由速度检测电路采集的混合励磁工作电机的工作速度，两路电流采样电路、母线电压采样电路、速度处理电路都把采集的信号输入中央处理单元。...

【技术特征摘要】
1.一种混合励磁电机装置，其特征在于包括有机座（9）、混合励磁电机的驱动系统、装设在机座（9）上的混合励磁工作电机及同轴旋转的绕线式励磁电机，其中混合励磁工作电机包括有转轴（1）、工作电机定子绕组（6）、定子铁芯（7）、永磁体（8）、励磁磁极铁芯（10）、励磁绕组（11），转轴（1）支承在机座（9）上，励磁磁极铁芯（10）套装在转轴（1）上，永磁体（8）置于励磁磁极铁芯（10）的径向中部，励磁绕组（11）绕在励磁磁极铁芯（10）上，定子铁芯（7）装设在励磁磁极铁芯（10）的外侧，定子绕组（6）嵌在定子铁芯（7）的线槽中；绕线式励磁电机包括有励磁电机定子铁芯（13）、励磁电机定子绕组（14）、励磁电机转子铁芯（20）及励磁电机转子绕组（19），其中励磁电机转子铁芯（20）套装在转轴（1）上，励磁电机转子绕组（19）绕在励磁电机转子铁芯（20）上，励磁电机定子铁芯（13）装设在励磁电机转子铁芯（20）的外侧，励磁电机定子绕组（14）嵌在励磁电机定子铁芯（13）的线槽中，混合励磁电机的驱动系统包括主电路和控制电路两部分，其中主电路包括整流电路、DC/DC变换电路和两路三相逆变电路，控制电路包括有中央处理单元、IGBT隔离驱动电路、电流采样电路、母线电压采样电路、速度处理电路，其中DC/DC变换电路的输出供电至三相逆变电路及中央处理单元，其中中央处理单元产生两组PWM波形，且分别通过IGBT隔离驱动电路驱动两路三相逆变电路，其中一路三相逆变电路给混合励磁工作电机供电，另一路三相逆变电路给绕线式励磁电机供电；母线电压采样电路，两路电流采样电路分别采集输入混合励磁工作电机及绕线式励磁电机的电流，母线电压采样电路采集DC/DC变换电路的输出电压，速度处理电路处理由速度检测电路采集的混合励磁工作电机的工作速度，两路电流采样电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：王剑卿，李优新，黎勉，梁秀玲，李志忠，姚震，周映虹，任崇明，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44