一种永磁同步发电机的混合励磁方法与流程

1.本发明涉及一种同步发电机，特别涉及一种同步发电机的混合励磁结构。


背景技术：

2.对于传统的永磁同步发电机，由于其气隙磁通调节困难，导致其调速范围较窄，限制其应用范围；为了拓宽永磁同步发电机的调速范围，可采用混合励磁的方式，以调节电机的气隙磁通，达到拓宽电机调速范围的目的；混合励磁一般是指含有两种励磁源，分别为永磁体和励磁绕组，永磁体产生主气隙磁通，励磁绕组产生辅助气隙磁通，由于励磁绕组可以通过改变励磁电流的大小和方向，来达到增强或者削弱电机气隙磁场的作用，以拓宽同步发电机的调速范围；现有的混合励磁永磁同步发电机中的励磁绕组，多采用旋转整流式双定子混合结构，该结构存在占用空间大的缺陷，难以满足有苛刻的体积要求的使用场合；如何利用永磁同步发电机机座内部的空间，实现混合励磁，从而达到拓宽永磁同步发电机的调速范围的目的，成为一个需要解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种永磁同步发电机的混合励磁方法，解决了现有的混合励磁同步发电机中的旋转励磁绕组占用空间大的技术问题。
4.本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：本发明的总体构思是：充分利用电机定子绕组端部内的空间，在电机绕组端部内侧空间布置励磁绕组线圈和感应磁极，通过改变励磁绕组线圈中的电流大小和方向，改变感应磁极所发出的感应磁极所发出的磁通量，通过该磁通量来加强或削弱永磁磁极所产生的磁通量，从而来达到增强或者削弱电机气隙磁场的作用，以拓宽同步发电机的调速范围。
5.一种永磁同步发电机的混合励磁结构，包括机座，在机座上分别设置有驱动端电机端盖和非驱动端电机端盖，在驱动端电机端盖与非驱动端电机端盖之间设置有转轴，在转轴上设置有转子铁芯，在转子铁芯的外侧面上设置有表贴式磁钢，在机座内设置有定子铁芯，在定子铁芯内嵌入有定子绕组，在定子铁芯的驱动端侧设置有驱动端绕组端部，在定子铁芯的非驱动端侧设置有非驱动端绕组端部，在机座内的转轴的驱动端上，套接有感应磁极的支撑杯体，在感应磁极的支撑杯体的外圆上，分别设置有s极扇形感应磁铁，在相邻的两s极扇形感应磁铁之间，设置有n极弧形感应磁铁，间隔设置的s极扇形感应磁铁和n极弧形感应磁铁组成一个随转轴一起旋转的旋转体，该旋转体设置在驱动端绕组端部的内侧空间内，在驱动端电机端盖的内侧面上连接有驱动端励磁绕组铁芯，在驱动端励磁绕组铁芯内嵌入有驱动端励磁线圈，驱动端励磁线圈设置在感应磁极的支撑杯体的杯腔内。
6.在机座内的转轴的非驱动端上，套接有非驱动端的感应磁极的支撑杯体，在非驱动端的感应磁极的支撑杯体的外圆上，分别设置有非驱动端的s极扇形感应磁铁，在相邻的两非驱动端的s极扇形感应磁铁之间，设置有非驱动端的n极弧形感应磁铁，间隔设置的非驱动端的s极扇形感应磁铁和非驱动端的n极弧形感应磁铁组成一个随转轴一起旋转的非
驱动端旋转体，该非驱动端旋转体设置在非驱动端绕组端部的内侧空间内，在非驱动端电机端盖的内侧面上连接有非驱动端励磁绕组铁芯，在非驱动端励磁绕组铁芯内嵌入有非驱动端励磁线圈，非驱动端励磁线圈设置在非驱动端的感应磁极的支撑杯体的杯腔内；在转子铁芯与感应磁极的支撑杯体之间的转轴上设置有驱动端转子隔磁板，在转子铁芯与非驱动端的感应磁极的支撑杯体之间的转轴上设置有非驱动端转子隔磁板，在驱动端转子隔磁板外侧的定子铁芯上设置有驱动端定子隔磁板，在非驱动端转子隔磁板外侧的定子铁芯上设置有非驱动端定子隔磁板。
7.一种永磁同步发电机的混合励磁方法，包括机座，在机座上分别设置有驱动端电机端盖和非驱动端电机端盖，在驱动端电机端盖与非驱动端电机端盖之间设置有转轴，在转轴上设置有转子铁芯，在转子铁芯的外侧面上设置有表贴式磁钢，在机座内设置有定子铁芯，在定子铁芯内嵌入有定子绕组，在定子铁芯的驱动端侧设置有驱动端绕组端部，在定子铁芯的非驱动端侧设置有非驱动端绕组端部，在机座内的转轴的驱动端上，套接有感应磁极的支撑杯体，在感应磁极的支撑杯体的外圆上，分别设置有s极扇形感应磁铁，在相邻的两s极扇形感应磁铁之间，设置有n极弧形感应磁铁，间隔设置的s极扇形感应磁铁和n极弧形感应磁铁组成一个随转轴一起旋转的旋转体，该旋转体设置在驱动端绕组端部的内侧空间内，在驱动端电机端盖的内侧面上连接有驱动端励磁绕组铁芯，在驱动端励磁绕组铁芯内嵌入有驱动端励磁线圈，驱动端励磁线圈设置在感应磁极的支撑杯体的杯腔内；其特征在于以下步骤：当电机的转轴在旋转时，通过改变驱动端励磁线圈的供电直流电流的大小和方向，使s极扇形感应磁铁与n极弧形感应磁铁之间所感应的磁通发生变化，从而改变该永磁同步发电机的转速。
8.在机座内的转轴的非驱动端上，套接有非驱动端的感应磁极的支撑杯体，在非驱动端的感应磁极的支撑杯体的外圆上，分别设置有非驱动端的s极扇形感应磁铁，在相邻的两非驱动端的s极扇形感应磁铁之间，设置有非驱动端的n极弧形感应磁铁，间隔设置的非驱动端的s极扇形感应磁铁和非驱动端的n极弧形感应磁铁组成一个随转轴一起旋转的非驱动端旋转体，该非驱动端旋转体设置在非驱动端绕组端部的内侧空间内，在非驱动端电机端盖的内侧面上连接有非驱动端励磁绕组铁芯，在非驱动端励磁绕组铁芯内嵌入有非驱动端励磁线圈，非驱动端励磁线圈设置在非驱动端的感应磁极的支撑杯体的杯腔内；通过改变非驱动端励磁线圈的供电直流电流的大小和方向，使非驱动端的s极扇形感应磁铁与非驱动端的n极弧形感应磁铁之间所感应的磁通发生变化，从而改变该永磁同步发电机的转速；非驱动端励磁线圈与驱动端励磁线圈是串联在一起后，由同一直流电源供电的。
9.本发明的混合激磁结构方案，有效解决了25kw永磁发电机在苛刻的小体积要求下的宽调速，恒功率输出问题，拓宽永磁同步发电机的调速范围。
附图说明
10.图1是本发明的结构示意图；图2是本发明的安装在转轴8上的感应磁极的支撑杯体11和感应磁极的结构示意图。
具体实施方式
11.下面结合附图对本发明进行详细说明：一种永磁同步发电机的混合励磁结构，包括机座1，在机座1上分别设置有驱动端电机端盖2和非驱动端电机端盖3，在驱动端电机端盖2与非驱动端电机端盖3之间设置有转轴8，在转轴8上设置有转子铁芯9，在转子铁芯9的外侧面上设置有表贴式磁钢10，在机座1内设置有定子铁芯4，在定子铁芯4内嵌入有定子绕组5，在定子铁芯4的驱动端侧设置有驱动端绕组端部6，在定子铁芯4的非驱动端侧设置有非驱动端绕组端部7，在机座1内的转轴8的驱动端上，套接有感应磁极的支撑杯体11，在感应磁极的支撑杯体11的外圆上，分别设置有s极扇形感应磁铁12，在相邻的两s极扇形感应磁铁12之间，设置有n极弧形感应磁铁13，间隔设置的s极扇形感应磁铁12和n极弧形感应磁铁13组成一个随转轴8一起旋转的旋转体，该旋转体设置在驱动端绕组端部6的内侧空间内，在驱动端电机端盖2的内侧面上连接有驱动端励磁绕组铁芯14，在驱动端励磁绕组铁芯14内嵌入有驱动端励磁线圈15，驱动端励磁线圈15设置在感应磁极的支撑杯体11的杯腔内。
12.在机座1内的转轴8的非驱动端上，套接有非驱动端的感应磁极的支撑杯体18，在非驱动端的感应磁极的支撑杯体18的外圆上，分别设置有非驱动端的s极扇形感应磁铁，在相邻的两非驱动端的s极扇形感应磁铁之间，设置有非驱动端的n极弧形感应磁铁，间隔设置的非驱动端的s极扇形感应磁铁和非驱动端的n极弧形感应磁铁组成一个随转轴8一起旋转的非驱动端旋转体，该非驱动端旋转体设置在非驱动端绕组端部7的内侧空间内，在非驱动端电机端盖2的内侧面上连接有非驱动端励磁绕组铁芯16，在非驱动端励磁绕组铁芯16内嵌入有非驱动端励磁线圈17，非驱动端励磁线圈17设置在非驱动端的感应磁极的支撑杯体18的杯腔内；在转子铁芯9与感应磁极的支撑杯体11之间的转轴8上设置有驱动端转子隔磁板19，在转子铁芯9与非驱动端的感应磁极的支撑杯体18之间的转轴8上设置有非驱动端转子隔磁板20，在驱动端转子隔磁板19外侧的定子铁芯4上设置有驱动端定子隔磁板21，在非驱动端转子隔磁板20外侧的定子铁芯4上设置有非驱动端定子隔磁板22。
13.一种永磁同步发电机的混合励磁方法，包括机座1，在机座1上分别设置有驱动端电机端盖2和非驱动端电机端盖3，在驱动端电机端盖2与非驱动端电机端盖3之间设置有转轴8，在转轴8上设置有转子铁芯9，在转子铁芯9的外侧面上设置有表贴式磁钢10，在机座1内设置有定子铁芯4，在定子铁芯4内嵌入有定子绕组5，在定子铁芯4的驱动端侧设置有驱动端绕组端部6，在定子铁芯4的非驱动端侧设置有非驱动端绕组端部7，在机座1内的转轴8的驱动端上，套接有感应磁极的支撑杯体11，在感应磁极的支撑杯体11的外圆上，分别设置有s极扇形感应磁铁12，在相邻的两s极扇形感应磁铁12之间，设置有n极弧形感应磁铁13，间隔设置的s极扇形感应磁铁12和n极弧形感应磁铁13组成一个随转轴8一起旋转的旋转体，该旋转体设置在驱动端绕组端部6的内侧空间内，在驱动端电机端盖2的内侧面上连接有驱动端励磁绕组铁芯14，在驱动端励磁绕组铁芯14内嵌入有驱动端励磁线圈15，驱动端励磁线圈15设置在感应磁极的支撑杯体11的杯腔内；其特征在于以下步骤：当电机的转轴8在旋转时，通过改变驱动端励磁线圈15的供电直流电流的大小和方向，使s极扇形感应磁铁12与n极弧形感应磁铁13之间所感应的磁通发生变化，从而改变该永磁同步发电机的转速。
14.在机座1内的转轴8的非驱动端上，套接有非驱动端的感应磁极的支撑杯体18，在非驱动端的感应磁极的支撑杯体18的外圆上，分别设置有非驱动端的s极扇形感应磁铁，在
相邻的两非驱动端的s极扇形感应磁铁之间，设置有非驱动端的n极弧形感应磁铁，间隔设置的非驱动端的s极扇形感应磁铁和非驱动端的n极弧形感应磁铁组成一个随转轴8一起旋转的非驱动端旋转体，该非驱动端旋转体设置在非驱动端绕组端部7的内侧空间内，在非驱动端电机端盖2的内侧面上连接有非驱动端励磁绕组铁芯16，在非驱动端励磁绕组铁芯16内嵌入有非驱动端励磁线圈17，非驱动端励磁线圈17设置在非驱动端的感应磁极的支撑杯体18的杯腔内；通过改变非驱动端励磁线圈17的供电直流电流的大小和方向，使非驱动端的s极扇形感应磁铁12与非驱动端的n极弧形感应磁铁13之间所感应的磁通发生变化，从而改变该永磁同步发电机的转速；非驱动端励磁线圈17与驱动端励磁线圈15是串联在一起后，由同一直流电源供电的。
15.本发明的两套励磁系统分别对称置于转子两侧，采取串联或者单独联接方式，充分利用主定绕组两端的空间，整体感应磁极的励磁磁通和永磁磁通的磁路在弧形磁极处并联的，由于磁钢的磁阻远大于铁芯磁阻，励磁电流产生的磁通绝大部分通过铁芯进入气隙而不是永磁体，当对电机实施弱磁或者增磁调速时，转子不存在永久失磁的风险；同时永磁体产生主气隙磁通，励磁绕组产生辅助气隙磁通，由于励磁绕组可以通过改变电流大小和方向来增强或者削弱电机气隙磁场，使电机满足800r/min-3750r/min宽调速，恒功率输出。