永磁同步電動機之勵磁繞組內(nèi)嵌式混合勵磁電機

這類電機的特點是轉(zhuǎn)子不分段，上面同時存在永磁體和勵磁繞組，勵磁繞組放置在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)。根據(jù)永磁體和勵磁繞組產(chǎn)生的勵磁磁動勢之間的關系，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)式混合勵磁同步電機的結(jié)構(gòu)如圖9一19所示，永磁磁動勢和電勵磁磁動勢是串聯(lián)的，相當于兩個磁動勢作用在同一個磁路上。通過調(diào)節(jié)勵磁電流改變作用在磁路上的磁動勢，進而改變氣隙磁場。由于永磁體的磁導率與空氣的非常接近，磁路的磁阻非常大，需要較大的勵磁電流，且容易使永磁體產(chǎn)生退磁，磁場調(diào)節(jié)范圍小‘此外，由于轉(zhuǎn)子上存在勵磁繞組，無法取消電刷一集電環(huán)結(jié)構(gòu)。

2.并聯(lián)式

針對串聯(lián)式混合勵磁同步電機的不足，參考文獻圖9一19串聯(lián)式混合勵磁同步電機提出了一種并聯(lián)式合勵磁同步電機，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)放置勵磁繞組，槽口放置切向磁化的永磁體。當勵磁電流為零或很小時，磁場由永磁體產(chǎn)生，基本上都沿轉(zhuǎn)子心閉合，氣隙磁密很小，磁場分布如圖9一20 ( c）所示。隨著勵磁電流的增加，勵磁磁動勢增大，勵磁磁動勢除了作用在氣隙上產(chǎn)生氣隙磁場外，還迫使永磁體產(chǎn)生的磁場不再在轉(zhuǎn)子內(nèi)部閉合，而是通過氣隙。這樣，永磁磁動勢和勵磁磁動勢成為并聯(lián)關系。與串聯(lián)式混合勵磁同步電機一樣，無法取消電刷一滑環(huán)結(jié)構(gòu)。

一、順極式混合勵磁同步電機山

順極式混合勵磁同步電機的結(jié)構(gòu)如圖9一21所示。電機定子上有三相對稱電樞繞組，還有環(huán)形的直流勵磁繞組，直流勵磁繞組將定子鐵心分成兩段，兩段鐵心由其外的鐵扼在機械和磁路上相連接。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排列，且兩端的N 、 S永磁磁極和鐵心極也相互錯開。轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸間為導磁性能好的轉(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）。當勵磁繞組通電流時，勵磁電流所產(chǎn)生的電勵磁磁通路徑為：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。這兩個磁勢源的磁路是相對獨立的，兩者并聯(lián)提供工作磁通，共同作用產(chǎn)生電機的主磁場。

軸向磁場順極式混合勵磁同步電機田〕的結(jié)構(gòu)如圖9一22所示。該電機由兩個環(huán)形定子鐵心（其中嵌有多相電樞繞組）、兩個盤式轉(zhuǎn)子和一個直流勵磁繞組構(gòu)成。直流勵磁繞組放置在內(nèi)外環(huán)形定子之間。兩個盤式轉(zhuǎn)子表面被分成內(nèi)圈和外圈，上面交錯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。通過調(diào)節(jié)勵磁繞組的電流，可以改變氣隙磁場。

二、爪極混合勵磁同步電機

爪極混合勵磁同步電機采用爪極電勵磁與永磁勵磁相結(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環(huán)形集中繞組，就得到電勵磁爪極結(jié)構(gòu)，如圖9一23所示，爪極轉(zhuǎn)子由兩個帶爪的法蘭盤和一個環(huán)形集中繞組組成。兩個帶爪法蘭盤的爪數(shù)相等（等于極數(shù)一半）。左右兩個法蘭盤對合，爪極相互錯開，沿圓周均勻分布，勵磁線圈夾在兩個帶爪法蘭盤中間。勵磁繞組通電時，一個法蘭盤的爪為N極，另一個法蘭盤上的爪為S極，形成極性相異、相互錯開的多極轉(zhuǎn)子。爪極混合勵磁同步電機將普通電勵磁爪極轉(zhuǎn)子與永磁勵磁組合在一起實現(xiàn)氣隙磁通的調(diào)節(jié)。

爪極混合勵磁同步電機主要由定子、轉(zhuǎn)子爪極、轉(zhuǎn)子磁扼、永磁體和勵磁繞組組成。定子與普通交流電機的定子相同，槽中嵌有多相對稱繞組。直流勵磁繞組位于兩個帶爪法蘭盤之間，為一個環(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。其磁場調(diào)節(jié)原理與圖9一20所示的并聯(lián)式混合勵磁同步電機相同，勵磁電流為零時永磁體產(chǎn)生的磁場也在轉(zhuǎn)子內(nèi)部閉合。車輛用起動／發(fā)電機也有采用該結(jié)構(gòu)的。