专利名称：一种具有高功率密度的混合励磁同步电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种具有高功率密度的混合励磁同步电机。
背景技术：
普通混合励磁同步电机包括串联磁势式混合励磁同步电机等。其中，与本实用新型最接近的是串联磁势式混合励磁同步电机(参见图I)在转子表面放置有永径向充磁的永磁体200，励磁绕组201安放在转子永磁体200的下面，通过调节励磁电流的大小和方向，调节气隙磁场大小，实现混合励磁。图I串联磁势式混合励磁同步电机的电励磁磁动势直接作用于永磁体，容易发生不可逆退磁，磁场的功率密度较小。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种具有高功率密度的混合励磁同步电机。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种具有高功率密度的混合励磁同步电机，包括定子与转子，所述转子设置于定子内，所述定子与转子之间具有气隙，所述转子包括转子铁心和励磁绕组，所述转子铁心包括第一凸极与第二凸极，所述第一凸极与第二凸极均置于所述转子铁心的外侧且交替排列；所述第一凸极包括第一类型永磁体与第二类型永磁体，所述第一类型永磁体与第二类型永磁体内嵌于第一凸极中；所述励磁绕组环绕在第二凸极上。所述第一凸极中包含两个第一类型永磁体与一个第二类型永磁体；所述两个第一类型永磁体相对于所述一个第二类型永磁体成镜面对称关系，所述两个第一类型永磁体和所述一个第二类型永磁体之间成一角度，所述第二类型永磁体的位置垂直于所述转子的半径。所述的第一类型永磁体为切向充磁的永磁体，所述第二类型永磁体为径向充磁的永磁体。所述转子铁心中的第一凸极的数量与第二凸极的数量均为两个或四个或六个或八个或十个。所述定子包括定子铁心、电枢齿、电枢齿槽与电枢绕组；所述电枢齿槽设置于定子铁心的内侧；所述电枢齿设置于电枢齿槽内；所述电枢绕组环绕在电枢齿中。所述电枢齿槽为凸极齿槽结构。本实用新型一种具有高功率密度的混合励磁同步电机的积极效果是(I)采用了永磁励磁和电励磁相结合的励磁方式，兼有永磁电机和电励磁电机的优点；(2)通过电励磁的调节可调节气隙磁场大小；(3)进一步提供磁场功率密度，能广泛用于电力工业、交通运输业等领域。
图I是现有技术中串联磁势式混合励磁同步电机的截面图；图2是本实用新型一种具有高功率密度的混合励磁同步电机实施例的截面图。图中的标号分别为200、永磁体；201、励磁绕组；131、转子铁心；132、转轴；133、定子铁心；134、电枢绕组；135、第一气隙；136、励磁绕组；137、第二气隙；138第一类型永磁体A ; 139、第二类型永磁体；140、第一类型永磁体B; 142、第一凸极；141、第二凸极。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型一种具有高功率密度的混合励磁同步电机的具体实 施方式做详细说明。参见图2。一种具有高功率密度的混合励磁同步电机，包括定子和转子两部分。所述定子包括定子铁心、电枢齿、和环绕于该电枢齿上的电枢绕组，所述定子铁心均由硅钢片叠压而成；电枢齿槽设置于定子铁心内侧，呈凸极齿槽结构；电枢齿设置于电枢齿槽内。所述转子包括转轴132，转子铁心与励磁绕组。转子铁心包括第一凸极142与第二凸极141，所述第一凸极142与第二凸极141均置于所述转子铁心的外侧且交替排列；所述第一凸极142包括第一类型永磁体与第二类型永磁体，所述第一类型永磁体与第二类型永磁体内嵌于第一凸极142中；所述励磁绕组环绕在第二凸极141上。其中第一类型永磁体为切向充磁的永磁体，所述第二类型永磁体为径向充磁的永磁体；励磁绕组136环绕在第二凸极141上。第一凸极142对应的气隙为第一气隙135，第二凸极141对应的气隙为第二气隙137。所述转子铁心中的第一凸极142的数量与第二凸极141的数量均为两个或四个或六个或八个或十个。作为优选的实施方式，本实施例中所述转子铁心中的第一凸极142的数量与第二凸极141的数量均选取四个。所述第一凸极142中包含第一类型永磁体A138、第一类型永磁体B140和一个第二类型永磁体139 ;所述第一类型永磁体A 138、第一类型永磁体B 140相对于第二类型永磁体139成镜面对称关系，第一类型永磁体A138、第一类型永磁体B140分别与第二类型永磁体139形成一角度，第二类型永磁体139的位置垂直于所述转子的半径。本实用新型的一种具有高功率密度的混合励磁同步电机空载时,气隙中的主磁通由两部分组成(I)只有永磁体部分磁通第一类型永磁体A138与第一类型永磁体B 140以及第二类型永磁体139充磁使得在第一凸极142附近形成第一磁场，第一磁场经由第一气隙135，到定子铁心，再沿第二气隙137到达转子铁心131上的第二凸极141，形成一个磁通回路。(2)永磁体部分与电励磁部分均磁通第一类型永磁体A 138和第一类型永磁体B 140以及第二类型永磁体139充磁使得在第一凸极142附近形成第一磁场，第一磁场经由第一气隙135，到定子铁心；励磁绕组136通以励磁电流，则在第二凸极141附近产生第二磁场；第一磁场和第二磁场在第二气隙137中合成第三磁场；第三磁场再到达转子铁心131上的第二凸极141,形成一个磁通回路。当第二磁场的磁场方向和第一磁场的磁场方向相同时，电机中气隙磁场增大；在一定励磁电流范围内，当第二磁场的磁场方向和第一磁场的磁场方向相反时，电机中的气隙磁场减小，因此通过调节励磁电流的大小和方向就可调节气隙磁场，方便的控制输出电压。本实用新型的技术方案中，永磁体采用径向充磁和切向充磁想结合。由于采用了永磁体和励磁绕组共同励磁，可以调节励磁电流来调节输出电压，兼具了输出电压可调节性和永磁电机的高效率于一身。励磁绕组和永磁体在共同作用时候，磁场主要部分由永磁体产生，励磁绕组可作为辅助的调节装置，电机正常工作时励磁绕组中的励磁电流可为零，励磁绕组不消耗功率，当负载变化时，适当的加入励磁电流来调节气隙磁场，因此本实用新型是一种节能型电机。本实用新型具有效率高、电机低速性能好、励磁绕组的电压调节性能和高功率密度等优点。以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润 饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种具有高功率密度的混合励磁同步电机，包括定子与转子，所述转子设置于定子内，所述定子与转子之间具有气隙，其特征在于，所述转子包括转子铁心和励磁绕组，所述转子铁心包括第一凸极与第二凸极，所述第一凸极与第二凸极均置于所述转子铁心的外侧且交替排列；所述第一凸极包括第一类型永磁体与第二类型永磁体，所述第一类型永磁体与第二类型永磁体内嵌于第一凸极中；所述励磁绕组环绕在第二凸极上。
2.根据权利要求I所述的一种具有高功率密度的混合励磁同步电机，其特征在于，所述第一凸极中包含两个第一类型永磁体与一个第二类型永磁体；所述两个第一类型永磁体 相对于所述一个第二类型永磁体成镜面对称关系，所述两个第一类型永磁体和所述一个第二类型永磁体之间成一角度，所述第二类型永磁体的位置垂直于所述转子的半径。
3.根据权利要求I所述的一种具有高功率密度的混合励磁同步电机，其特征在于，所述的第一类型永磁体为切向充磁的永磁体，所述第二类型永磁体为径向充磁的永磁体。
4.根据权利要求I所述的一种具有高功率密度的混合励磁同步电机，其特征在于，所述转子铁心中的第一凸极的数量与第二凸极的数量均为两个或四个或六个或八个或十个。
5.根据权利要求I所述的一种具有高功率密度的混合励磁同步电机，其特征在于，所述定子包括定子铁心、电枢齿、电枢齿槽与电枢绕组；所述电枢齿槽设置于定子铁心的内侧；所述电枢齿设置于电枢齿槽内；所述电枢绕组环绕在电枢齿中。
6.根据权利要求5所述的一种具有高功率密度的混合励磁同步电机，其特征在于，所述电枢齿槽为凸极齿槽结构。
专利摘要本实用新型涉及电机技术领域，是一种混合励磁同步电机，它包括定子与转子，所述转子设置于定子内，所述定子与转子之间具有气隙，所述转子包括转子铁心和励磁绕组，所述转子铁心包括第一凸极与第二凸极，所述第一凸极与第二凸极均置于所述转子铁心的外侧且交替排列；所述第一凸极包括第一类型永磁体与第二类型永磁体，所述第一类型永磁体与第二类型永磁体内嵌于第一凸极中；所述励磁绕组环绕在第二凸极上。本实用新型的积极效果是采用了永磁励磁和电励磁相结合的励磁方式,兼有永磁电机和电励磁电机的优点,通过电励磁的调节,可调节气隙磁场大小。采用径向充磁和切向充磁永磁体混合搭配，进一步提高了电机的功率密度。
文档编号H02K21/16GK202384969SQ201120422519
公开日2012年8月15日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者张迪, 曹书豪, 袁龙生, 赵朝会, 陈垒, 项峰 申请人:上海电机学院