一种双绕组高功率密度混合励磁永磁电动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种永磁电动机，尤其涉及一种双绕组高功率密度混合励磁永磁电动机。
【背景技术】
[0002]近年来，随着永磁材料耐高温性能的提高和价格的降低，永磁电机在国防、工农业生产和日常生活等方面得到更为广泛的应用，正向大功率化、高性能化和微型化方向发展。目前永磁电机的功率从几毫瓦到几千千瓦，应用范围从玩具电机、工业应用到舰船牵引用的大型永磁电机，在国民经济、日常生活、军事工业、航空航天的各个方面得到了广泛应用。主要应用如下:
[0003](1)家用电器领域:包括电视音像设备、风扇、空调器、食品加工机、美容工具、油烟机等。
[0004](2)计算机及其外围设备领域:包括计算机(驱动器、风扇等)、打印机、绘图仪、光驱、光盘刻录机等。
[0005](3)工业生产领域:包括工业驱动装置、材料加工系统、自动化设备、机器人等。
[0006](4)汽车领域:包括永磁起动机、雨刮器电机、门锁电机、座椅升降电机、遮阳顶棚电机、清洗栗电机、录音机用电机、玻璃升降电机、散热器冷却风扇电机、空调电机、天线升降电机、油栗电机等。
[0007](5)公共生活领域:包括钟表、美容机械、自动售货机、自动取款机、点钞机等。
[0008](6)交通运输领域:包括电车、飞机辅助设备、舰船等。
[0009](7)航天领域:包括火箭、卫星、宇宙飞船、航天飞机等。
[0010](8)国防领域:包括坦克、导弹、潜艇、飞机等。
[0011](9)医疗领域:包括牙钻、人工心脏、医疗器械等。
[0012](10)发电领域:包括风力发电、余热发电、小型水力发电、小型内燃发电机组用发电机，以及大型发电机的副励磁机等。
[0013]常规交流永磁电机通常分为以下几类:异步起动永磁同步电动机、永磁无刷直流电动机、调速永磁同步电动机。
[0014]无刷直流电机和调速永磁同步电机结构上基本相同，定子上为多相绕组，转子上有永磁体，它们的主要区别在于无刷直流电机根据转子位置信息实现自同步。它们的优点在于:(1)取消了电刷换向器，可靠性提高；(2)损耗主要由定子产生，散热条件好；(3)体积小、重量轻。
[0015]异步起动永磁同步电动机与调速永磁同步电动机结构上的区别是:前者转子上有起动绕组或具有起动作用的整体铁心，能实现自起动，无需控制系统即可并网运行。
[0016]除此之外，还有单相永磁电机，单相永磁电机需要配套电容起动和运行，体积笨重，成本高，而且整体运行的效率和功率因数都较低。
[0017]现有永磁电机存在的技术缺点如下:
[0018]1、现有永磁电机由于永磁体磁动势固定，电机主磁通不可调，导致恒功率运行范围窄，调速范围不够宽泛，而且电机绕组一般为3相，定子槽数目多，绕组下线工艺复杂。
[0019]2、现有大多数永磁电机永磁体位于转子上，运行时随转子一起转动，永磁体需采用特殊工序固定，制造成本高，尤其电机转速较高时，永磁体固定更加困难，由于永磁体位于转子上，运行时散热困难，温升和由于转子转动而引起的振动会导致永磁体机械结构损坏和发生不可逆退磁。
[0020]3、现有永磁电机一般为三相，要求电机的功率逆变电路至少需要6个功率开关器件，如IGBT或者M0SFET等，以及与之相应的驱动该功率开关器件的驱动电路和保护电路，使得电机功率逆变电路成本相当高，甚至达到电机本体成本的两到三倍，功率开关器件数量增多增加了控制电路复杂程度，器件发生故障的可能性增加，运行时系统的可靠性降低。
[0021]针对现有永磁电机励磁磁势不可调的缺点，相关学者提出了一些混合励磁结构电机，这类混合励磁结构电机从励磁方式上可以分为两类:
[0022]—类是永磁体磁势与励磁绕组磁势串联式结构，这类结构由于励磁磁通需要穿过永磁体，励磁电流大，励磁损耗高，而且会对永磁体产生不可逆退磁的风险，应用不广泛；
[0023]另一类是永磁体磁势和励磁绕组磁势并联的结构，这类结构一般采用定子永磁式，永磁体位于定子上，通过调节励磁绕组电流调节磁场，这类电机调磁性能好，但增加励磁绕组后，电机绕组套数更多，使得电机结构复杂，有时会出现一个槽内有多套绕组的情况或者既有相绕组又有励磁绕组的情况，槽内需增加相间绝缘，绕组下线工艺复杂，槽利用率低，而且，需要加开励磁槽，电机机械结构零散化严重，组装固定困难，加工工艺复杂，电机成本高。更为重要的是，增加励磁绕组后，需要至少再增加一个功率开关器件控制励磁绕组的电流，这更进一步增加了功率电路的成本，而且，励磁绕组产生的磁通和主磁通共用主磁路和主气隙，励磁效果受到电机其他设计参数的限制，一旦电机制成，只能通过调节励磁电流控制励磁效果，无法通过单独设计励磁磁路来控制励磁磁通。
[0024]因此，寻求一种本体结构简单，成本低，调磁功能灵活但功率开关器件个数少，控制器和功率电路成本低的混合励磁永磁电机至关重要。
【实用新型内容】
[0025]为解决现有技术存在的不足，本实用新型公开了一种双绕组高功率密度混合励磁永磁电动机，具有如下特点:
[0026]1、本实用新型电机为混合励磁永磁电机，定子上只有一套定子电枢绕组A和一套励磁绕组F，而且电机每个槽内只安放有一套绕组，槽内不需要相间绝缘，电机绕组下线工序简单，整个成本低于现有的各类三相感应电机和永磁电机，由于槽内不需相间绝缘，槽满率高。
[0027]2、本实用新型电机永磁体固定于定子上，不随转子转动，安装方便，有利于散热，消除了普通单相永磁电机由于永磁体随转子旋转而产生的机械应力损坏，永磁体散热不良等缺点；本实用新型电机的功率密度高，材料利用率高，同样设计功率的电机，本实用新型电机节省材料用量，降低成本。
[0028]3、本实用新型电机运行时只有一套电枢绕组A通交流电流，而励磁绕组F通以方向不变的直流电流，因此电机的控制电路只需两个电力电子功率开关器件，如IGBT或者MOSFET，如图1所示，而现有各类感应电动机以及永磁电机定子上均有三相及以上的电枢绕组，需要至少6个电力电子功率开关器件，如图2所示，因此，本实用新型电机的控制系统所需开关器件少，成本低，结构简单。此外，由于功率开关器件个数少，降低了电机控制电路中功率开关器件发生故障的可能性，可靠性提高。
[0029]4、本实用新型电机运行时励磁磁场可以调节，通过调节励磁绕组F的电流可以调节电机气隙内的磁通密度，本实用新型电机励磁绕组安放在附加气隙的下面，两者并排放置，励磁绕组产生的磁通直接经过附加气隙，定子齿，