混合磁路多边耦合电机制造技术

本发明专利技术提出一种混合磁路多边耦合电机，该电机内有径向励磁绕组、轴向励磁线圈和轴向充磁永磁体三种磁势源，通过电机结构的合理配置和三种磁势的合理组合，可以获得很高的性能（转矩或功率）体积比和性能重量比。本发明专利技术既可作为电动机使用，亦可作为发电机使用。同时适用于位置控制、速度控制、功率驱动、电动车及其它频繁起动和加减速控制的设备中的电机。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提出一种混合磁路多边耦合电机。在传统的混合式步进电机或轴向励磁式低速同步电机中，由于铁心迭片间隙的影响，使永磁体产生的轴向磁场沿轴向分布很不均匀，离永磁体越远的地方磁场越弱，这样就限制了铁心迭片长度的选择和材料的利用率，使电机的性能受到影响。本专利技术的目的是使轴向磁场分布均匀，并且得到补偿和调节，从而提高电机性能体积比。本专利技术将轴向、径向励磁回路和永磁回路有机地结合起来，轴向励磁线圈产生的轴向磁场对永磁体产生的轴向磁场进行补偿，使气隙磁场沿轴向分布趋于均匀，从而加大了铁心迭长的选择范围，提高了电机的性能体积比和性能重量比，本专利技术既可以作为电动机使用，也可以作为发电机使用。下面结合附图详细阐述本专利技术的原理和结构。本专利技术的要点是，在由轴1、机壳2、定心铁心3、转子铁心4、定子轭5、径向励磁绕组6和端盖8组成的电机上，装有一个轴向励磁线圈7。本专利技术的电机既可以为外转子结构，也可以为内转子结构。当电机为外转子结构时，两个定子轭5装在轴1上，两个定子轭5之间放置轴向励磁线圈7和导磁的磁芯9，轴向励磁线圈7套在磁芯9的外面，磁芯的形状根据磁路的结构设计，可为内表面或外表面带有阶梯或斜度的圆环形。两段定子铁心3分别装在两个定子轭5上，两段定子铁心3外表面开有大极或齿槽，在大极间的窗口内或槽内放置径向励磁绕组6，两段定子铁心3之间放置隔磁环13。机壳2内装有两段转子铁心4，两段转子铁心4分别与两段定子铁心3相对，定子铁心3和转子铁心4间有气隙，转子铁心4表面亦开有齿槽，两段转子铁心4之间放置导磁环10，电机两端各装一个端盖8，端盖8与机壳2间用螺钉11等紧固件联接，端盖8与轴1之间放置轴承12，定子铁心3和转子铁心4均用压圈15压紧，径向励磁绕组6和轴向励磁线圈7的引出线16由轴1表面或轴1中间引出；当电机为内转子结构时，机壳2内装有两个定子轭5，两个定子轭5之间放置轴向励磁线圈7和导磁的磁芯9，磁芯9套在轴向励磁线圈7的外面，磁芯9的形状根据磁路的结构设计，可为内表面或外表面带有阶梯或斜度的圆环形。两段定子铁心3分别装在两个定子轭5内，两定子铁心3内表面开有大极或齿槽，在大极间的窗口内或槽内放置径向励磁绕组6，两段定子铁心3之间放置隔磁环13，轴1上装有两段转子铁心4，两段转子铁心4分别与两段定子铁心3相对，定子铁心3和转子铁心4间有气隙，转子铁心4表面亦开有齿槽，两段转子铁心4之间放置导磁环10，电机两端各装一个端盖8，端盖8与机壳2间用螺钉11等紧固件联接，端盖8与轴1之间放置轴承12，定子铁心3和转子铁心4均用压圈15压紧，径向励磁绕组6和轴向励磁线圈7的引出线16由端盖8端面或端盖8圆面或端盖8与机壳2间的孔引出，定子轭5用导磁材料制成，轴1、机壳2和端盖8可为导磁或不导磁材料或表面配以不导磁材料。无论电机为外转子结构还是内转子结构，均可以在两段定子铁心3或两段转子铁心4之间放置轴向充磁的永磁体14，对于外转子结构，当永磁体14放在两段定子铁心3之间时，轴1为不导磁材料或轴上套以不导磁材料；当永磁体14放在两段转子铁心4之间时，机壳2为不导磁材料。对于内转子结构，当永磁体14放在两段定子铁心3之间时，机壳2为不导磁材料；当永磁体14放在两段转子铁心4之间时，轴1为不导磁材料或轴上套以不导磁材料。本专利技术的工作原理是当电机内不放置轴向充磁的永磁体14时，电机是这样工作的给轴向励磁线圈7通以直流电，给径向励磁绕组6按混合式步进电机或轴向励磁式低速同步电机方式供电，则电机按照混合式步进电机或轴向励磁式低速同步电机的方式运行。这时调节轴向励磁线圈7或径向励磁绕组6中电流的大小，则可以改变电机的输出转矩或输出电压。当电机内放置轴向充磁的永磁体14时，电机是这样工作的轴向励磁线圈7不通电或通以直流电，使它产生的气隙磁通方向与永磁体14产生的气隙磁通方向一致，即处于增磁状态，给径向励磁绕组6按混合式步进电机或轴向励磁式低速同步电机方式通电，则电机按照混合式步进电机或轴向励磁式低速同步电机的方式运行。这时调节轴向励磁线圈7或径向励磁绕组6中电流的大小，则可改变电机的输出转矩或输出电压，当在一定范围内增加二者之一中的电流或同时增大二者中的电流时，电机的输出转矩或输出电压增大，超过一定范围则输出转矩或输出电压变化不明显。通过合理变换电机的相数，驱动电源的频率，波形及轴向励磁线圈中电流的大小和方向，这种电机可高效率地工作于低速和高速状态。本专利技术的突出优点是轴向励磁线圈产生的气隙磁场对永磁体产生的气隙磁场进行补偿，使气隙磁场沿轴向分布更均匀，从而提高电机的性能体积比和性能重量比，同时使铁心迭长的选择范围更大。附图说明图1为本专利技术实施例1原理结构2为本专利技术实施例2原理结构3为本专利技术实施例3原理结构4为本专利技术实施例4原理结构5为本专利技术实施例5原理结构6为本专利技术实施例6原理结构图实施例1本实施例为外转子结构。两个导磁的定子轭5装在轴1上。在两个定子轭5之间，装有轴向励磁线圈7和导磁的磁芯9，轴向励磁线圈7套在磁芯9的外面，磁芯的形状根据磁路的结构设计，可为内表面或外表面带有阶梯或斜度的圆环形。本实施例中，也可不用磁芯9，而轴1采用导磁材料，将轴向励磁线圈7直接套在轴1上。两段定子铁心3分别装在两个定子轭5上。两段定子铁心3外表面开有大极，大极表面开有小的齿槽，在大极间的窗口内放置径向励磁绕组6。两段定子铁心3之间放置隔磁环13。导磁的机壳2内装有两段转子铁心4，两段转子铁心4分别与两段定子铁心3相对，定子铁心3和转子铁心4间有气隙，转子铁心4表面亦开有齿槽，两段转子铁心4沿圆周方向互相错开二分之一转子齿距，即两段转子铁心4齿对槽。两段转子铁心4之间放置导磁环10。定子大极表面和转子铁心表面的齿槽数目由混合式步进电机的设计方法确定。电机两端各装一个端盖8，端盖8与机壳2之间用螺钉11联接，端盖与轴之间放置轴承12。定子铁心3和转子铁心4均用压圈15压紧。径向励磁绕组6和轴向励磁线圈7的引出线16由轴表面所开的凹槽引出。本实施例的电机是这样工作的给轴向励磁线圈7通以直流电，轴向励磁线圈7产生的磁通路径如图中虚线所示。给径向励磁绕组6按混合式步进电机或轴向励磁式低速同步电机方式供电，则电机按照混合式步进电机或轴向励磁式低速同步电机的方式运行。这时，在一定范围内增大轴向励磁线圈7中的电流或增大径向励磁绕组6中的电流或同时增大二者中的电流，均会使电机的输出转矩或输出电压增加。而轴向励磁线圈7和径向励磁绕组6中电流最佳值的选择按混合式步进电机或轴向励磁式低速同步电机的设计方法确定。实施例2本实施例的结构与实施例1基本相同，其区别在于两段定子铁心3之间不是放置隔磁环13，而是放置轴向充磁的永磁体14；轴1为不导磁材料，轴1与轴向励磁线圈7间必须放置磁芯9。放置磁芯9的目的是调节磁路的磁阻，使轴向励磁线圈7内部磁路的磁阻远小于气隙平均磁阻，以减小永磁体14的漏磁，但又不是无限小，以使轴向励磁线圈7产生足够的磁通。本实施例的电机是这样工作的不给轴向励磁线圈7通电或给轴向励磁线圈7通以直流电，使它产生的气隙磁通方向与永磁体14产生的气隙磁通方向相同，即处于增磁状态。永磁体14产生的磁通路径和轴向励磁线圈7产生的磁通路径分别用虚线画本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合磁路多边耦合电机，主要包括轴［１］、机壳［２］、定子铁心［３］、转子铁心［４］、定子轭［５］、径向励磁绕组［６］和端盖［８］，其特征在于：还包括轴向励磁线圈［７］，其中，当电机为外转子结构时，两个定子轭［５］装在轴［１］上，两个定子轭［５］之间放置轴向励磁线圈［７］，两段定子铁心［３］分别装在两个定子轭［５］上，两定子铁心［３］外表面开有大极或齿槽，在大极间的窗口内或槽内放置径向励磁绕组［６］，机壳［２］内装有两段转子铁心［４］，两段转子铁心［４］分别与两段定子铁心［３］相对，定子铁心［３］和转子铁心［４］间有气隙，转子铁心［４］表面亦开有齿槽，电机两端各装一个端盖［８］，端盖［８］与机壳［２］间用螺钉［１１］等紧固件联接，端盖［８］与轴［１］之间放置轴承［１２］，径向励磁绕组［６］和轴向励磁线圈［７］的引出线［１６］由轴［１］表面或轴［１］中间引出；当电机为内转子结构时，机壳［２］内装有两个定子轭［５］，在两个定子轭［５］之间放置轴向励磁线圈［７］，两段定子铁心［３］分别装在两个定子轭［５］内，两定子铁心［３］内表面开有大极或齿槽，在大极间的窗口内或槽内放置径向励磁绕组［６］，轴［１］上装有两段转子铁心［４］，两段转子铁心［４］分别与两段定子铁心［３］相对，定子铁心［３］和转子铁心［４］间有气隙，转子铁心［４］表面亦开有齿槽，两段定子铁心［３］或两段转子铁心［４］间放置永磁体［１４］，电机两端各装一个端盖［８］，端盖［８］与机壳［２］间用螺钉［１１］等紧固件联接，端盖［８］与轴［１］之间放置轴承［１２］，径向励磁绕组［６］和轴向励磁线圈［７］的引出线［１６］由端盖［８］侧面或端盖［８］圆面或端盖［８］与机壳［２］之间的孔引出，定子轭［５］用导磁材料制成，轴［１］、机壳［２］和端盖［８］可为导磁或不导磁材料。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程树康，崔淑梅，郑萍，宋立伟，宋凯，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]