本發(fā)明涉及一種復(fù)合結(jié)構(gòu)電機，屬于電機技術(shù)。

背景技術(shù)：

盡可能地利用電機空間及材料是一個普遍目標(biāo)，同時我們又希望能夠節(jié)省材料提高電機性能。例如，對于轉(zhuǎn)子開槽電機，一方面通過開槽形成不均勻氣隙，在勵磁電流作用下產(chǎn)生交變磁場，另一方面轉(zhuǎn)子開槽帶來空間齒諧波，增加轉(zhuǎn)子機械損耗，降低電機效率。

電機內(nèi)的氣隙磁場包括單極性和雙極性磁場。對于雙極性磁場而言，不存在磁場的直流分量，即使存在高次諧波分量其幅值也可以通過斜槽或短距等方法來削弱。對于單極性磁場而言，氣隙磁場中存在較大的恒定分量，恒定分量較大時影響電機材料的飽和程度，增加鐵芯損耗；同時單極性磁場還意味著各高次諧波含量較大，電機繞組兩端電勢或輸出轉(zhuǎn)矩波動成分加劇，振動和噪音增加。

近年來，永磁材料的成本上漲幅度較大，部分電機中永磁材料的費用占電機成本近50％，降低電機中永磁材料比重對于降低電機成本具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種復(fù)位結(jié)構(gòu)電機，通過鐵芯極與永磁極的共同作用，通過降低氣隙磁場的恒定分量及高次諧波含量，從而降低鐵芯損耗，并增大氣隙磁場的基波幅值，提高了材料的利用率；同時使用永磁體填充轉(zhuǎn)子槽，以減小風(fēng)阻和噪音、降低機械損耗、提高電機運行效率。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種復(fù)合結(jié)構(gòu)電機，包括定子和轉(zhuǎn)子，定子套設(shè)在轉(zhuǎn)子外側(cè)；其特征在于：所述定子包括定子鐵芯、電樞繞組、勵磁繞組、機殼和端蓋；所述定子鐵芯分為左右兩段，左段沿圓周方向均勻開設(shè)有徑向的定子槽，相鄰定子槽之間的齒為定子齒，右段沿圓周方向開設(shè)有一個環(huán)形槽；所述電樞繞組纏繞在定子齒上，電樞繞組成三相對稱分布，所述勵磁繞組通過環(huán)形勵磁繞組支架固定在環(huán)形槽內(nèi)；

所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體；轉(zhuǎn)子鐵芯對應(yīng)定子鐵芯左段的位置沿圓周方向均勻開設(shè)有徑向的轉(zhuǎn)子槽，轉(zhuǎn)子鐵芯對應(yīng)定子鐵芯右段的位置不開槽，永磁體放置在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)(若轉(zhuǎn)子槽內(nèi)存在空隙，則空隙為空氣或填充不導(dǎo)磁體)；

所述定子鐵芯和勵磁繞組同軸固定在機殼內(nèi)側(cè)，與端蓋共同形成筒狀結(jié)構(gòu)，該筒狀結(jié)構(gòu)套設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵芯外側(cè)，該筒狀結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)子鐵芯之間形成氣隙；在勵磁繞組中通入直流電(即勵磁電流)將會在氣隙處激勵磁場，該磁場與永磁體在氣隙處產(chǎn)生的磁場共同合成氣隙磁場。

本發(fā)明的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)電機，包括勵磁繞組和永磁體兩種磁源，兩種磁源共同作用產(chǎn)生氣隙磁場，該氣隙磁場為雙極性磁場。隨著電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，電樞繞組切割合成氣隙磁場，產(chǎn)生反電勢和電磁轉(zhuǎn)矩。電機中存在徑向磁路和軸向磁路，主氣隙和附加氣隙。

具體的，所述定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯之間通過軸承實現(xiàn)連接。

具體的，所述勵磁繞組產(chǎn)生電勵磁磁通，所述永磁體產(chǎn)生永磁磁通，電勵磁磁通和永磁磁通在轉(zhuǎn)子齒中的方向相同；當(dāng)永磁體的充磁方向確定時，勵磁電流的方向不可改變。勵磁繞組產(chǎn)生的電勵磁磁通路徑為：當(dāng)勵磁繞組通入某一方向直流勵磁電流后，產(chǎn)生恒定磁通，該磁通沿軸向經(jīng)過轉(zhuǎn)子鐵心，經(jīng)過轉(zhuǎn)子齒改為徑向，再依次穿過氣隙、定子齒、定子軛、機殼后，經(jīng)過端蓋變?yōu)閺较蚧氐睫D(zhuǎn)子鐵心。永磁體產(chǎn)生的永磁磁通路徑為：永磁磁通依次經(jīng)過轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子齒、氣隙、定子齒、定子軛、定子齒、氣隙后回到永磁體。當(dāng)勵磁電流方向改變后，永磁體充磁方向應(yīng)該反向。

具體的，所有永磁體的充磁方向、充磁方向長度、圓周方向?qū)挾群筒牧咸匦韵嗤?/p>

具體的，所有永磁體的形狀完全相同，均為瓦片形、矩形或正方形等。

具體的，所述永磁體均放置在轉(zhuǎn)子槽的中央，或沿圓周方向偏移一定角度。

具體的，所述永磁體為鋁鐵硼、鐵氧體、釤鈷材質(zhì)等。

具體的，所述永磁體粘結(jié)在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，或通過在轉(zhuǎn)子鐵芯外表面套設(shè)不導(dǎo)磁套固定。

有益效果：本發(fā)明提供的復(fù)合結(jié)構(gòu)電機，由勵磁繞組和永磁體共同作用產(chǎn)生氣隙磁場，與單電勵磁電機相比，在獲得同樣大小的反電勢或輸出轉(zhuǎn)矩的情況下，可以減小勵磁電流，減小勵磁繞組銅耗；與單極性氣隙磁場電機相比，氣隙磁場交變分量增大，恒定分量減小，高次諧波含量降低，電機鐵心損耗減小；與轉(zhuǎn)子開槽類電機相比，填充永磁體后，電機轉(zhuǎn)子表面光滑，風(fēng)阻減小，風(fēng)摩損耗和噪音降低；與單永磁體勵磁電機相比，減小了永磁體用量，降低了電機制造成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為永磁體厚度等于轉(zhuǎn)子槽深度時轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為勵磁電流正向時的磁通路徑示意圖；

圖4為勵磁電流反向時的磁通路徑示意圖；

圖5為永磁體厚度小于轉(zhuǎn)子槽深度時轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

實施例一

一種復(fù)合結(jié)構(gòu)電機，如圖1所示，包括定子和轉(zhuǎn)子，其中定子包括定子鐵芯2、電樞繞組3、勵磁繞組5和機殼1。定子鐵芯2采用疊片結(jié)構(gòu)，且在定子鐵芯2上開有12個在周向上均勻分布的定子槽。電樞繞組3是繞在定子齒上的對稱三相繞組。勵磁繞組5為環(huán)形，設(shè)置在靠近定子鐵芯2端部和端蓋8之間的位置，通過勵磁繞組支架10固定。

該復(fù)合電機的轉(zhuǎn)子為8極結(jié)構(gòu)，如圖2所示：轉(zhuǎn)子包括永磁體6和轉(zhuǎn)子鐵芯7，轉(zhuǎn)子鐵芯7在軸向長度內(nèi)分為開槽部分和未開槽部分，其中轉(zhuǎn)子槽和定子槽的軸向長度相同，轉(zhuǎn)子槽在周向上占53°機械角度，開槽部分的齒槽寬度比為3/7，轉(zhuǎn)子槽的槽口朝向定子鐵芯2，并沿著轉(zhuǎn)子圓周方向均勻布置。永磁體6放置在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，4塊永磁體的厚度均與轉(zhuǎn)子槽的深度相同，寬度為轉(zhuǎn)子槽寬度的3/5，且均置于轉(zhuǎn)子槽的中央位置。勵磁繞組5的中心線與定子鐵芯2和轉(zhuǎn)子鐵芯7的軸線重合。電機定子通過軸承10與轉(zhuǎn)子連接。在勵磁繞組5中通入直流電后在氣隙4中產(chǎn)生氣隙磁場，該磁場與永磁體在氣隙4中產(chǎn)生的磁場共同作用產(chǎn)生合成氣隙磁場。

下面就一種特定勵磁電流方向和特定永磁體充磁方向下的磁通路徑和方向進(jìn)行敘述：如圖3所示是勵磁電流正向時磁通路徑示意圖，當(dāng)勵磁繞組5沿此方向通入直流勵磁電流后，產(chǎn)生恒定磁通，該磁通沿軸向經(jīng)過轉(zhuǎn)子鐵芯2，經(jīng)過轉(zhuǎn)子齒改為徑向，再依次穿過氣隙4、定子齒、定子軛、機殼1后，經(jīng)過端蓋8變?yōu)閺较蚧氐睫D(zhuǎn)子鐵芯2，如圖3中路徑1所示。此時，所有永磁體6的充磁方向均沿電機徑向指向電機軸心，永磁體6產(chǎn)生的磁通在轉(zhuǎn)子齒中的方向與勵磁電流產(chǎn)生的磁通方向相同。永磁磁通依次經(jīng)過轉(zhuǎn)子鐵芯7、轉(zhuǎn)子齒、氣隙4、定子齒、定子軛、定子齒、氣隙4后回到永磁體6，如圖3中路徑2所示。

下面就另一種特定勵磁電流方向和特定永磁體充磁方向下的磁通路徑和方向進(jìn)行敘述：如圖4所示是勵磁電流反向時磁通路徑示意圖，當(dāng)勵磁繞組5沿此方向通入直流勵磁電流后，產(chǎn)生恒定磁通，該磁通沿軸向經(jīng)過轉(zhuǎn)子鐵芯2，經(jīng)端蓋8改為徑向，再依次穿過機殼1、定子軛、定子齒、氣隙4、轉(zhuǎn)子齒，經(jīng)轉(zhuǎn)子鐵芯2變?yōu)檩S向回勵磁繞組3，如圖4中路徑1所示。此時，所有永磁體6的充磁方向均沿電機徑向指向電機氣隙，永磁體6產(chǎn)生的磁通在轉(zhuǎn)子齒中的方向與勵磁電流產(chǎn)生的磁通方向相同。永磁磁通從永磁體6出來后，通依次經(jīng)過氣隙4、定子齒、定子軛、定子齒、氣隙4、轉(zhuǎn)子齒、轉(zhuǎn)子鐵芯7回到永磁體6，如圖4中路徑2所示。

兩種磁源在氣隙4中建立合成氣隙磁場，該氣隙磁場為雙極性磁場。隨著電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，電樞繞組3切割合成氣隙磁場，產(chǎn)生反電勢和電磁轉(zhuǎn)矩。電機中存在徑向磁路和軸向磁路，主氣隙和附加氣隙。

實施例二

一種復(fù)合結(jié)構(gòu)電機，包括定子和轉(zhuǎn)子，其中定子結(jié)構(gòu)與實施例一中的的定子結(jié)構(gòu)相同，下面就其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。

該復(fù)合電機的轉(zhuǎn)子為8極結(jié)構(gòu)，如圖5所示：轉(zhuǎn)子包括永磁體6、轉(zhuǎn)子鐵芯7和非導(dǎo)磁材料11，轉(zhuǎn)子鐵芯7在軸向長度內(nèi)分為開槽部分和未開槽部分，其中轉(zhuǎn)子槽和定子槽的軸向長度相同，轉(zhuǎn)子槽在周向上占53°機械角度，開槽部分的齒槽寬度比為3/7，轉(zhuǎn)子槽的槽口朝向定子鐵芯2，并沿著轉(zhuǎn)子圓周方向均勻布置。永磁體6放置在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，4塊永磁體的厚度均為轉(zhuǎn)子槽深度的一半，寬度與轉(zhuǎn)子槽的寬度相同，且均置于轉(zhuǎn)子槽的中央位置；轉(zhuǎn)子槽在入放置永磁體后，剩余的空間填充非導(dǎo)磁材料11。勵磁繞組5的中心線與定子鐵芯2和轉(zhuǎn)子鐵芯7的軸線重合。電機定子通過軸承10與轉(zhuǎn)子連接。在勵磁繞組5中通入直流電后在氣隙4中產(chǎn)生氣隙磁場，該磁場與永磁體在氣隙4中產(chǎn)生的磁場共同作用產(chǎn)生合成氣隙磁場。

本案的磁通路徑與實施例一的磁通路徑一致。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。