永磁同步電動(dòng)機(jī)之勵(lì)磁繞組內(nèi)嵌式混合勵(lì)磁電機(jī)

這類電機(jī)的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子不分段，上面同時(shí)存在永磁體和勵(lì)磁繞組，勵(lì)磁繞組放置在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)。根據(jù)永磁體和勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)之間的關(guān)系，分為串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種結(jié)構(gòu)。

1.串聯(lián)式

串聯(lián)式混合勵(lì)磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖9一19所示，永磁磁動(dòng)勢(shì)和電勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)是串聯(lián)的，相當(dāng)于兩個(gè)磁動(dòng)勢(shì)作用在同一個(gè)磁路上。通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流改變作用在磁路上的磁動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而改變氣隙磁場(chǎng)。由于永磁體的磁導(dǎo)率與空氣的非常接近，磁路的磁阻非常大，需要較大的勵(lì)磁電流，且容易使永磁體產(chǎn)生退磁，磁場(chǎng)調(diào)節(jié)范圍小‘此外，由于轉(zhuǎn)子上存在勵(lì)磁繞組，無(wú)法取消電刷一集電環(huán)結(jié)構(gòu)。

2.并聯(lián)式

針對(duì)串聯(lián)式混合勵(lì)磁同步電機(jī)的不足，參考文獻(xiàn)圖9一19串聯(lián)式混合勵(lì)磁同步電機(jī)提出了一種并聯(lián)式合勵(lì)磁同步電機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖9一20 ( a）所示，圖9一20 ( b）為轉(zhuǎn)子截面圖。轉(zhuǎn)子上有均勻分布的槽，槽內(nèi)放置勵(lì)磁繞組，槽口放置切向磁化的永磁體。當(dāng)勵(lì)磁電流為零或很小時(shí)，磁場(chǎng)由永磁體產(chǎn)生，基本上都沿轉(zhuǎn)子心閉合，氣隙磁密很小，磁場(chǎng)分布如圖9一20 ( c）所示。隨著勵(lì)磁電流的增加，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)增大，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)除了作用在氣隙上產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)外，還迫使永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)不再在轉(zhuǎn)子內(nèi)部閉合，而是通過(guò)氣隙。這樣，永磁磁動(dòng)勢(shì)和勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)成為并聯(lián)關(guān)系。與串聯(lián)式混合勵(lì)磁同步電機(jī)一樣，無(wú)法取消電刷一滑環(huán)結(jié)構(gòu)。

一、順極式混合勵(lì)磁同步電機(jī)山

順極式混合勵(lì)磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖9一21所示。電機(jī)定子上有三相對(duì)稱電樞繞組，還有環(huán)形的直流勵(lì)磁繞組，直流勵(lì)磁繞組將定子鐵心分成兩段，兩段鐵心由其外的鐵扼在機(jī)械和磁路上相連接。轉(zhuǎn)子分成N極端和S極端兩部分，每極端由同極性永磁磁極和鐵心極交錯(cuò)排列，且兩端的N 、 S永磁磁極和鐵心極也相互錯(cuò)開(kāi)。轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸間為導(dǎo)磁性能好的轉(zhuǎn)子扼，用于轉(zhuǎn)子的軸向?qū)Т砰w。永磁體產(chǎn)生的磁通路徑為：N極磁體（徑向）一氣隙（徑向）～定子鐵心（徑向）～定子鐵扼（軸向）一定子鐵心（徑向）一氣隙（徑向）一S極磁體（徑向）一轉(zhuǎn)子鐵心（徑向）一轉(zhuǎn)子扼（軸向）～轉(zhuǎn)子鐵心（徑向）? N極磁體（徑向）。當(dāng)勵(lì)磁繞組通電流時(shí)，勵(lì)磁電流所產(chǎn)生的電勵(lì)磁磁通路徑為：定子鐵心（徑向）一定子鐵扼（軸向）～定子鐵心（徑向）～氣隙（徑向）～轉(zhuǎn)子鐵心極（徑向）～轉(zhuǎn)子鐵心（徑向）～轉(zhuǎn)子扼（軸向）一轉(zhuǎn)子鐵心（徑向）一轉(zhuǎn)子鐵心極（徑向）一氣隙（徑向）一定子鐵心（徑向）～定子背扼。這兩個(gè)磁勢(shì)源的磁路是相對(duì)獨(dú)立的，兩者并聯(lián)提供工作磁通，共同作用產(chǎn)生電機(jī)的主磁場(chǎng)。

軸向磁場(chǎng)順極式混合勵(lì)磁同步電機(jī)田〕的結(jié)構(gòu)如圖9一22所示。該電機(jī)由兩個(gè)環(huán)形定子鐵心（其中嵌有多相電樞繞組）、兩個(gè)盤式轉(zhuǎn)子和一個(gè)直流勵(lì)磁繞組構(gòu)成。直流勵(lì)磁繞組放置在內(nèi)外環(huán)形定子之間。兩個(gè)盤式轉(zhuǎn)子表面被分成內(nèi)圈和外圈，上面交錯(cuò)排列著永磁極和鐵心形成的中間極。 NdFeB永磁極被軸向安裝在兩片轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面，永磁極的N極如果被放在轉(zhuǎn)子的內(nèi)圈，那么S極就被放在轉(zhuǎn)子的外圈。通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁繞組的電流，可以改變氣隙磁場(chǎng)。

二、爪極混合勵(lì)磁同步電機(jī)

爪極混合勵(lì)磁同步電機(jī)采用爪極電勵(lì)磁與永磁勵(lì)磁相結(jié)合的結(jié)構(gòu)。第三章第二節(jié)介紹了永磁爪極結(jié)構(gòu)，將其中的永磁體更換為一個(gè)環(huán)形集中繞組，就得到電勵(lì)磁爪極結(jié)構(gòu)，如圖9一23所示，爪極轉(zhuǎn)子由兩個(gè)帶爪的法蘭盤和一個(gè)環(huán)形集中繞組組成。兩個(gè)帶爪法蘭盤的爪數(shù)相等（等于極數(shù)一半）。左右兩個(gè)法蘭盤對(duì)合，爪極相互錯(cuò)開(kāi)，沿圓周均勻分布，勵(lì)磁線圈夾在兩個(gè)帶爪法蘭盤中間。勵(lì)磁繞組通電時(shí)，一個(gè)法蘭盤的爪為N極，另一個(gè)法蘭盤上的爪為S極，形成極性相異、相互錯(cuò)開(kāi)的多極轉(zhuǎn)子。爪極混合勵(lì)磁同步電機(jī)將普通電勵(lì)磁爪極轉(zhuǎn)子與永磁勵(lì)磁組合在一起實(shí)現(xiàn)氣隙磁通的調(diào)節(jié)。

爪極混合勵(lì)磁同步電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子爪極、轉(zhuǎn)子磁扼、永磁體和勵(lì)磁繞組組成。定子與普通交流電機(jī)的定子相同，槽中嵌有多相對(duì)稱繞組。直流勵(lì)磁繞組位于兩個(gè)帶爪法蘭盤之間，為一個(gè)環(huán)形線圈，通電后所產(chǎn)生的軸向磁通經(jīng)轉(zhuǎn)子磁扼到達(dá)爪極，然后流經(jīng)氣隙、定子鐵心、氣隙和爪極，回到轉(zhuǎn)子磁扼，形成一個(gè)閉合磁路。永磁體位于兩極之間，切向充磁，圖9一24為其轉(zhuǎn)子外形圖。其磁場(chǎng)調(diào)節(jié)原理與圖9一20所示的并聯(lián)式混合勵(lì)磁同步電機(jī)相同，勵(lì)磁電流為零時(shí)永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)也在轉(zhuǎn)子內(nèi)部閉合。車輛用起動(dòng)／發(fā)電機(jī)也有采用該結(jié)構(gòu)的。