一種混合勵磁電機(jī)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是一種混合勵磁電機(jī)裝置，屬于混合勵磁電機(jī)裝置的改造技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的永磁電機(jī)效率高，轉(zhuǎn)子發(fā)熱小，轉(zhuǎn)動慣量輕，在機(jī)器人、加工中心等高速輕 載領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，但是近年來，永磁電機(jī)開始應(yīng)用于電動汽車和一些重載設(shè)備上，這就要求 電機(jī)既能在高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，又要求低速時能夠提供大轉(zhuǎn)矩。由于永磁電機(jī)的特性是一種恒 轉(zhuǎn)矩特性，難以同時滿足大調(diào)速范圍和大轉(zhuǎn)矩的要求。因此，人們提出了各種混合勵磁設(shè) 想，發(fā)明了多種結(jié)構(gòu)形式的混合勵磁電機(jī)，以解決低速大扭矩，高速恒功率的問題。目前常 用的有勵磁繞組在定子的混合勵磁電機(jī)、爪式電機(jī)、帶滑環(huán)直流勵磁的混合勵磁電機(jī)等。但 這些混合勵磁電機(jī)的效率、調(diào)速范圍及結(jié)構(gòu)還有待改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明在對上述問題研究的基礎(chǔ)之上，提供一種既能滿足低速大轉(zhuǎn)矩和高轉(zhuǎn)速的 要求，又能提高電機(jī)的效率的混合勵磁電機(jī)裝置。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，方便實(shí)用。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明的混合勵磁電機(jī)裝置，包括有機(jī)座、混合勵磁電機(jī)的 驅(qū)動系統(tǒng)、裝設(shè)在機(jī)座上的混合勵磁工作電機(jī)及同軸旋轉(zhuǎn)的繞線式勵磁電機(jī)，其中混合勵 磁工作電機(jī)包括有轉(zhuǎn)軸、工作電機(jī)定子繞組、定子鐵芯、永磁體、勵磁磁極鐵芯、勵磁繞組， 轉(zhuǎn)軸支承在機(jī)座上，勵磁磁極鐵芯套裝在轉(zhuǎn)軸上，永磁體置于勵磁磁極鐵芯的徑向中部，勵 磁繞組繞在勵磁磁極鐵芯上，定子鐵芯裝設(shè)在勵磁磁極鐵芯的外側(cè)，定子繞組嵌在定子鐵 芯的線槽中；繞線式勵磁電機(jī)包括有勵磁電機(jī)定子鐵芯、勵磁電機(jī)定子繞組、勵磁電機(jī)轉(zhuǎn)子 鐵芯及勵磁電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組，其中勵磁電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯套裝在轉(zhuǎn)軸上，勵磁電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組繞在 勵磁電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯上，勵磁電機(jī)定子鐵芯裝設(shè)在勵磁電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯的外側(cè)，勵磁電機(jī)定子 繞組嵌在勵磁電機(jī)定子鐵芯的線槽中，混合勵磁電機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)包括主電路和控制電路兩 部分，其中主電路包括整流電路、DC/DC變換電路和兩路三相逆變電路，控制電路包括有中 央處理單元、IGBT隔離驅(qū)動電路、電流采樣電路、母線電壓采樣電路、速度處理電路，其中 DC/DC變換電路的輸出供電至三相逆變電路及中央處理單元，其中中央處理單元產(chǎn)生兩組 PWM波形，且分別通過IGBT隔離驅(qū)動電路驅(qū)動兩路三相逆變電路，其中一路三相逆變電路給 混合勵磁工作電機(jī)供電，另一路三相逆變電路給繞線式勵磁電機(jī)供電;母線電壓采樣電路， 兩路電流采樣電路分別采集輸入混合勵磁工作電機(jī)及繞線式勵磁電機(jī)的電流，母線電壓采 樣電路采集DC/DC變換電路的輸出電壓，速度處理電路處理由速度檢測電路采集的混合勵 磁工作電機(jī)的工作速度，兩路電流采樣電路、母線電壓采樣電路、速度處理電路都把采集的 信號輸入中央處理單元。
[0005] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)電機(jī)需要工作在低速大扭矩的場合時，盡管轉(zhuǎn)速低，但是只需 提高勵磁電機(jī)定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的頻率，就能產(chǎn)生足夠的電壓供給工作電機(jī)的勵磁繞組， 使工作電機(jī)獲得足夠的磁通，從而產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩；當(dāng)需要高轉(zhuǎn)速運(yùn)行時，給勵磁繞組反方 向的電壓使勵磁磁通抵消一部分永磁磁通，以達(dá)到弱磁增速的目的。改變勵磁電機(jī)定子繞 組旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)差方向，即可改變勵磁電機(jī)的勵磁電流的方向，可使電機(jī)工作在增磁或去 磁狀態(tài)。此外，混合勵磁工作電機(jī)由普通變頻驅(qū)動器控制其運(yùn)行，繞線式勵磁電機(jī)由提供特 定給定電壓的變頻驅(qū)動器控制，繞線式勵磁電機(jī)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢提供給混合勵磁工作電機(jī) 的勵磁繞組作勵磁用，根據(jù)混合勵磁工作電機(jī)頻率和負(fù)載轉(zhuǎn)矩要求，通過混合勵磁算法，控 制繞線式勵磁電機(jī)定子電源頻率的大小和方向，就可以控制勵磁電壓的大小和方向，實(shí)現(xiàn) 定量增磁或者弱磁的目的。本發(fā)明是一種設(shè)計(jì)巧妙，性能優(yōu)良，方便實(shí)用的混合勵磁電機(jī)裝 置。
【附圖說明】
[0006] 圖1為本發(fā)明混合勵磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0007] 圖2為本發(fā)明中工作電機(jī)混合勵磁轉(zhuǎn)子的剖視圖；
[0008] 圖3為本發(fā)明中勵磁電機(jī)繞線轉(zhuǎn)子的剖視圖；
[0009] 圖4為本發(fā)明中工作電機(jī)勵磁繞組與勵磁電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的接線關(guān)系圖；
[0010] 圖5為混合勵磁電機(jī)控系統(tǒng)硬件框圖；
[0011] 圖6為勵磁電機(jī)轉(zhuǎn)子分別對于定子三相的感應(yīng)電動勢波形；
[0012] 圖7為勵磁電機(jī)轉(zhuǎn)子合成電動勢波形；
[0013] 圖8為勵磁電機(jī)定子A相給定電壓波形；
[0014] 圖9為勵磁電機(jī)定子B相給定電壓波形；
[0015] 圖10為勵磁電機(jī)定子C相給定電壓波形。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 實(shí)施例：
[0017] 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、2、3、4所示，本混合勵磁電機(jī)裝置，包括有機(jī)座9、混合 勵磁電機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)、裝設(shè)在機(jī)座9上的混合勵磁工作電機(jī)及同軸旋轉(zhuǎn)的繞線式勵磁電機(jī)， 其中混合勵磁工作電機(jī)包括有轉(zhuǎn)軸1、工作電機(jī)定子繞組6、定子鐵芯7、永磁體8、勵磁磁極 鐵芯10、勵磁繞組11，轉(zhuǎn)軸1支承在機(jī)座9上，勵磁磁極鐵芯10套裝在轉(zhuǎn)軸1上，永磁體8置于 勵磁磁極鐵芯10的徑向中部，勵磁繞組11繞在勵磁磁極鐵芯10上，定子鐵芯7裝設(shè)在勵磁磁 極鐵芯10的外側(cè)，定子繞組6嵌在定子鐵芯7的線槽中；繞線式勵磁電機(jī)包括有勵磁電機(jī)定 子鐵芯13、勵磁電機(jī)定子繞組14、勵磁電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯20及勵磁電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組19,其中勵磁電 機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯20套裝在轉(zhuǎn)軸1上，勵磁電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組19繞在勵磁電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯20上，勵磁電機(jī) 定子鐵芯13裝設(shè)在勵磁電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯20的外側(cè)，勵磁電機(jī)定子繞組14嵌在勵磁電機(jī)定子鐵 芯13的線槽中，混合勵磁電機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)主要包括主電路和控制電路兩部分，其中主電路 包括整流電路、DC/DC變換電路和兩路三相逆變電路，控制電路包括有中央處理單元、IGBT 隔離驅(qū)動電路、電流采樣電路、母線電壓采樣電路、速度處理電路，其中DC/DC變換電路的輸 出供電至三相逆變電路及中央處理單元，其中中央處理單元產(chǎn)生兩組PWM波形，且分別通過 IGBT隔離驅(qū)動電路驅(qū)動兩路三相逆變電路，其中一路三相逆變電路給混合勵磁工作電機(jī)供 電，另一路三相逆變電路給繞線式勵磁電機(jī)供電；母線電壓采樣電路，兩路電流采樣電路分 別采集輸入混合勵磁工作電機(jī)及繞線式勵磁電機(jī)的電流，母線電壓采樣電路采集DC/DC變 換電路的輸出電壓，速度處理電路處理由速度檢測電路采集的混合勵磁工作電機(jī)的工作速 度，兩路電流采樣電路、母線電壓采樣電路、速度處理電路都把采集的信號輸入中央處理單 J L 〇
[0018] 本實(shí)施例中，上述速度檢測電路是編碼器;上述兩路電流米樣電路都是霍爾電流 傳感器。
[0019] 本實(shí)施例中，上述DC/DC變換電路通過整流電路與電源連接。
[0020] 本實(shí)施例中，上述混合勵磁工作電機(jī)的勵磁繞組11的電源由與轉(zhuǎn)子同軸旋轉(zhuǎn)的繞 線式勵磁電機(jī)的勵磁電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組19產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢提供。
[0021] 本實(shí)施例中，上述繞線式勵磁電機(jī)的勵磁電機(jī)定子繞組14采用交流變頻供電，其 給定電壓為能產(chǎn)生轉(zhuǎn)子直流感應(yīng)電動勢的特定波形電壓，且給定電壓的微分形式與轉(zhuǎn)子感 應(yīng)電動勢成正比關(guān)系，其給定頻率由混合勵磁工作電機(jī)頻率和負(fù)載轉(zhuǎn)矩要求，通過混合勵 磁算法獲得。
[0022] 本實(shí)施例中，上述勵磁磁極鐵芯10采用高磁密的矽鋼片，或非晶材料。
[0023] 本實(shí)施例中，上述機(jī)座9的端部裝設(shè)有端蓋4;上述轉(zhuǎn)軸1的一端通過第一軸承3支 承在端蓋4