专利名称:电-磁混合励磁系统的制作方法
本发明属于电机工程领域，特别涉及到电机的励磁系统。
现代电机工程领域的励磁系统普遍采用电励磁，因为电能输送方便，损耗相对小，调节零活，但要不同程度的消耗一定的能量。而永磁材料由于基本不消耗能量，没有污染，磁能积高，因而在各个领域已得到越来越多的应用。但是，对永磁体产生的磁通进行调节是很困难的，故有人提出用电流和永磁相结合的励磁系统取代电励磁系统，但迄今为止，均未有一个完善可行的方案来实施这一设想。
本发明的目的在于，开发永磁体的静态磁能，用可调节的电磁能的磁力线去控制永磁铁磁力线的走向，最大限度地将永磁体静磁能转变为动磁能，使电能和磁能一起作功或转变为统一的能量存在形式，极大限度地增加向外界输出的功率和效率。
本发明的具体结构如附图1、2所示，图中(1)铁心，(2)绕组，(3)永磁体，(4)衔铁。
本发明的要点在于，采用一个磁导率高，损耗低的一字型铁心，在铁心的中间四面或两面紧贴上永磁体，永磁体同极性面向铁心，永磁体的外端面固定有衔铁，在铁心的左、右两端串联套装一个绕组。当向绕组通入交流电时，即产生一个交变磁场，它与永磁体产生的恒定磁场成正交，此时，电励磁铁心的一个极性有聚磁现象。
将本发明应用于带刷直流电机上时，参看附图3、4、5、6，图3为整体结构图，图4为转子结构图，图5为定子结构图，图6为转子和换向器接线图。图中(5)转子主轴，(6)极靴，(7)转子永久磁铁，(8)绕组，(9)套筒，(10)绝缘纸，(11)U型铁心，(12)非磁性金属套，(13)定子永久磁铁。
定子由2n个永久磁铁和2n个极靴交错排列构成，在转子主轴上固定一非磁性金属套，套外有硅钢片叠成的U型铁心，铁心之间有永久磁铁，其上装有绕组，绝缘纸，铁心外有一由磁性和非磁性金属焊接而成的套筒。
如上所述的结构，定子将产生恒定磁场，当直流电源经过机械换向和电刷接入转子上混合励磁系统后，即产生交变磁场，转子上的交变磁场和定子上的恒定磁场互相作用。根据同性相斥，异性相吸的原则，此时，转子受到一个力偶的作用，就会施转起来，混合励磁N极处和S极处作用给永磁体的力量不相等，在有聚磁作用的磁极即磁密和磁场强度得到增加的磁极处的作用力大于相反极性处的作用力，为使转子的力偶相等和磁路运行于最佳状态，磁极对数最好等于4或大于4。
将本发明应用于无刷直流电机上时，参看附图7、8、9、10，图7为整体结构图，图8为定子接线图，图9为转子结构图，图10为定子结构图。图中(14)非磁性金属，(15)绝缘纸，(16)套筒，(17)转子永久磁铁，(18)非磁性金属套，(19)主轴，(20)极靴，(21)木楔，(22)绕组，(23)U型铁心，(24)定子永久磁铁。
转子由主轴固定非磁性金属套，套外有2n个永久磁铁和2n个极靴交错排列，其外围有一用磁性和非磁性金属焊接而成的套筒，定子由2n个永久磁铁和2n个非磁性金属交错排列组成，在永久磁铁内装2n个U型铁心，铁心由高导磁率低损耗硅钢片叠装而成，其上装有绕组，木楔、绝缘纸。
直流电源经过驱动换向电路接入混合励磁系统的定子，产生交变磁场，与转子上的恒定磁场互相作用，驱使转子旋转起来。
将本发明应用于变压器上时，参看附图11、12，图11为变压器主视图，图12为变压器侧视图。图中(25)铁心，(26)副绕组，(27)原绕组，(28)永磁体间铁轭，(29)永久磁铁。
在由高导磁率低损耗的硅钢片叠装而成的口字型铁心的两边铁心柱上，各对贴两块永久磁铁，同一面的两块永久磁铁的顶端由铁轭连接，与铁心形成日字型，原绕组和副绕组分别放在另外两边铁心柱上。
当向原绕组通入交流正半波时，口字型铁心将产生一闭合迴路的φ(电)，而铁心中间的永磁体产生的φ(永)在铁心的左半部形成一闭合迴路。此时，铁心的左半部通过交变磁通φ(电)和恒定磁通φ(永)，当向原绕组通入交流负半波时，在铁心的右半部发生相同的情况。因而，恒定磁通φ(永)随着交变磁通的变化半个波改变一次方向。此时，铁心的副绕组感生二个电势，一个为交流电势，另一个是脉动电废，两个电势的叠加就是副绕组输出的电势。其实质是电励磁和永磁体工作在并联磁路状态。
此时，变压器输入功率就是原绕组的输入电功率，输出功率等于两部分之和，第一部分等于输入电功率减去铁、铜损和换向时的损耗;第二部分等于永磁体的静磁能和动磁能互相转化起作用的有用的回复能量，当回复能量大于换向损耗时，显然，输出功率增加了第二部分，其效率自然也增加了。
三个日字型变压器可以组成三相电力变压器，型式多种多样，可以共用一个铁心，有磁性联系，也可以独立，没有磁性联系，绕组连接方式可以采用现有变压器的任何连接方式。
本发明应用于电磁铁时，参见附图13，在铁心(32)上只设一个线圈(34)，使电励磁路与永磁体(33)相并联，在衔铁(30)两端可以装有永久磁铁(31)，也可以不装，如此的结构可以节省电能。
本发明的优点在于结构简单，性能良好，效率高，损耗低，即具备电励磁系统使用方便，损耗小，调节方便的特点，又兼备永磁体基本不消耗能量，无污染的优点，可以应用于电机工程领域各种类型的设备。
权利要求
1.一种电-磁混合励磁系统，其特征在于，该励磁系统是由铁心(1)，绕组(2)，永磁体(3)，衔铁(4)组成，在铁心的中间四面或两面紧贴上永磁体，永磁体同极性面向铁心，永磁体的外端面固定有衔铁，在铁心的左、右端各套装一个绕组，串联联接。
2.根据权利要求
1所述的电-磁混合励磁系统，将其应用于带刷直流电机上时，其特征是定子由4n个永久磁铁(13)，4n个极靴(6)构成，在转子上固定有2n个永久磁铁(7)，转子主轴(5)上固定一非磁性金属套(12)，套外有硅钢片叠成的U型铁心(11)，铁心上装有绕组(8)，绝缘纸(10)，铁心外有一由磁性和非磁性金属焊接而成的套筒(9)。
3.根据权利要求
1所述的电-磁混合励磁系统，将其应用于无刷直流电机上时，其特征是在定子上固定有2n个永久磁铁(24)，每个磁铁之间有一非磁性金属(14)，靠永久磁铁装有硅钢片叠成的U型铁心(23)，铁心上装有绕组(22)，绝缘纸(15)，木楔(21)，在转子主轴(19)上固定一非磁性金属套(18)，套外交错固定有4n个永久磁铁(17)，4n个极靴(20)，永久磁铁和极靴的外围有一由磁性和非磁性金属焊接而成的套筒(16)。
4.根据权利要求
1所述的电-磁混合励磁系统，将其应用于变压器设备上时，其特征是，在由硅钢片叠成的口字型铁心(25)的两边铁心柱上，各对贴两块永久磁铁(29)，同一面的两块永久磁铁的顶端由铁轭(28)联接，与铁心形成日字型，原绕组(27)和副绕组(26)分别放在两个铁心柱上。
5.根据权利要求
1所述的电-磁混合励磁系统，将其应用于电磁铁上时，其特征是在铁心(32)上设一个线圈(34)，使电励磁路与永磁体(33)呈并联状态，在衔铁(30)的两端装有永久磁铁(31)。
专利摘要
一种电—磁混合励磁系统，属于电机工程领域，特别是涉及到电机的励磁系统。其结构是在一个一字形铁心的中间四面或两面贴上永磁体，铁心的左右两端串联套装一个绕组，用可调节的电磁能的磁力线去控制永磁铁磁力线的走向，使电能和磁能一起作功或转变为为统一的能量存在形式，极大限度地增加向外界输出的功率和效率。本发明结构简单，效率高，损耗低，可以广泛应用于电机工程领域各种类型的设备。
文档编号H01F13/00GK86107654SQ86107654
公开日1988年5月25日 申请日期1986年11月10日
发明者金丹, 于跃庆 申请人:北京市东城区综合技术研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan