外置式混合勵磁永磁同步發電機的制作方法
【專利摘要】本發明是一種外置式混合勵磁永磁同步發電機，其涉及一種永磁同步發電機。外置式混合勵磁永磁同步發電機包括轉子部件、定子部件、勵磁部件。勵磁部件安裝在定子部件的徑向外側，轉子部件安裝在定子部件的徑向內側。該發電機無電刷和滑環結構、構成電機電勵磁磁路的零部件能用硅鋼片做成疊片結構類型、發電機電勵磁磁路中無附加氣隙、電勵磁磁路中磁阻小，能有效的降低電磁諧波在電勵磁磁路中產生的渦流損耗和磁滯損耗，減少發電機發熱，提高電機效率。
【專利說明】
外置式混合勵磁永磁同步發電機
技術領域
[0001 ]本發明是一種外置式混合勵磁永磁同步發電機，其涉及一種永磁同步發電機，特別是涉及一種勵磁繞組和勵磁鐵芯采用外置式結構的混合勵磁永磁同步發電機。
【背景技術】
[0002]永磁同步發電機取消了勵磁繞組、滑環和電刷結構，具有結構簡單緊湊、可靠性高、機械摩擦損耗小、功率密度大、效率高等諸多優點。永磁同步發電機廣泛應用于航空航天裝置的主電發機、大型火電站的副勵磁機、風力發電機、余熱發電機、移動式電源、車用發電機等領域。
[0003]永磁同步發電機通常采用釹鐵硼永磁材料或者鐵氧體永磁材料，永磁材料的溫度系數較高，永磁同步發電機輸出電壓隨著環境溫度的變化而變化，導致輸出電壓偏離額定電壓。永磁同步發電機無法像普通同步發電機那樣通過調節勵磁電流而調節輸出電壓和無功功率。采用電勵磁和永磁勵磁并存的混合勵磁方式是永磁同步發電機的主要研究方向之
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[0004]目前普及應用的混合勵磁永磁同步發電機的結構類型主要分為:組合轉子混合勵磁有刷同步發電機、組合轉子混合勵磁無刷同步發電機、爪極混合勵磁同步發電機。
[0005]組合轉子混合勵磁有刷同步發電機是一種有電刷結構類型，該電機轉子由兩段組成，一段是永磁段，另一段是電勵磁段，永磁段采用表面式結構，或者采用內置式結構。電勵磁段采用凸極式勵磁結構，或者采用爪極式勵磁結構。該電機轉子的兩個勵磁磁路彼此獨立，磁動勢并聯，產生的氣隙磁場均為徑向。該電機運行在額定轉速時，氣隙磁場完全由轉子永磁體磁場提供，此時的勵磁電流為零。當某些因素(例如環境溫度、轉速、負載等的變化)導致發電機輸出電壓低于額定電壓時，提高勵磁電流并使其產生的電勵磁氣隙磁場方向與轉子永磁體磁場方向相同，電機氣隙磁場的磁感應強度增加，使發電機的輸出電壓保持穩定。當發電機輸出電壓高于額定電壓時，提高勵磁電流并使其產生的電勵磁氣隙磁場方向與轉子永磁體磁場方向相反，電機氣隙磁場的磁感應強度降低，同樣使發電機輸出電壓保持穩定。由于該電機結構存在電刷和滑環，使該電機喪失了永磁同步發電機應有的上述諸多優點。
[0006]組合轉子混合勵磁無刷同步發電機是一種無電刷結構類型，該電機轉子由三段組成，該電機轉子中間是永磁段，轉子兩端各有一個凸極段，兩個勵磁繞組分別通過勵磁支架固定在電機兩端的端蓋上。兩個勵磁支架分別與轉子兩端的凸極之間存在一個附加氣隙，該附加氣隙消耗電機電勵磁磁動勢，卻不參與電機對外做功。該電機轉子的兩個勵磁繞組產生的磁動勢并聯。為了防止兩個勵磁繞組產生的磁動勢在定子鐵芯和轉子鐵芯中串聯，該電機轉子的兩個勵磁繞組產生的磁場方向沿轉子軸向相反，轉子兩端的轉子凸極段的若干個凸極位置沿轉子軸向一一對應。勵磁支架是該電機電勵磁磁路的一部分，勵磁支架無法用硅鋼片做成疊片結構類型，勵磁支架材料是電磁純鐵，該電機在運行時勵磁支架中的渦流損耗和磁滯損耗較大，導致組合轉子混合勵磁無刷同步發電機發熱嚴重、電機效率降低。
[0007]爪極混合勵磁同步發電機也是一種有電刷結構類型，并且，爪極也無法用硅鋼片做成疊片結構類型，爪極材料是電磁純鐵，該電機在運行時爪極中的渦流損耗和磁滯損耗較大，導致爪極混合勵磁同步發電機發熱嚴重、電機效率降低。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是克服混合勵磁永磁同步發電機現有技術中有電刷和滑環、構成電機電勵磁磁路的零部件無法用硅鋼片做成疊片結構類型、電機電勵磁磁路中有附加氣隙的缺陷，提供一種無電刷和滑環、構成電機電勵磁磁路的零部件能用硅鋼片做成疊片結構類型、電機電勵磁磁路中無附加氣隙的、勵磁繞組和勵磁鐵芯采用外置式結構的混合勵磁永磁同步發電機。本發明的實施方案如下:
本發明總的特征是外置式混合勵磁永磁同步發電機包括轉子部件、定子部件、勵磁部件。勵磁部件安裝在定子部件的徑向外側，轉子部件安裝在定子部件的徑向內側。
[0009]定子部件包括定子繞組、定子鐵芯一、定子鐵芯二、定子隔磁板、定子鐵芯三、定子鐵芯四。定子鐵芯一由若干個定子鐵芯一沖片疊壓而成，定子鐵芯一沖片材質是導磁材料，定子鐵芯一呈圓環形，定子鐵芯一徑向內側邊緣均布若干個定子線槽，定子鐵芯一徑向外側邊緣均布若干個磁軛凸臺一，磁軛凸臺一徑向外側是平直的面。
[0010]定子鐵芯二由若干個定子鐵芯二沖片疊壓而成，定子鐵芯二沖片材質是導磁材料，定子鐵芯二呈圓環形，定子鐵芯二徑向內側邊緣均布若干個定子線槽。
[0011]定子隔磁板材質是非導磁材料，定子隔磁板呈圓環形，定子隔磁板徑向內側邊緣均布若干個定子線槽。
[0012]定子鐵芯三由若干個定子鐵芯三沖片疊壓而成，定子鐵芯三沖片材質是導磁材料，定子鐵芯三呈圓環形，定子鐵芯三徑向內側邊緣均布若干個定子線槽。
[0013]定子鐵芯四由若干個定子鐵芯四沖片疊壓而成，定子鐵芯四沖片材質是導磁材料，定子鐵芯四呈圓環形，定子鐵芯四徑向內側邊緣均布若干個定子線槽，定子鐵芯四徑向外側邊緣均布若干個磁軛凸臺二，磁軛凸臺二徑向外側是平直的面。
[0014]定子部件裝配時，定子鐵芯一、定子鐵芯二、定子隔磁板、定子鐵芯三、定子鐵芯四沿軸向依次排列。定子鐵芯一、定子鐵芯二、定子隔磁板、定子鐵芯三、定子鐵芯四徑向內側邊緣的若干個定子線槽沿軸向對齊。定子繞組安裝在定子鐵芯一、定子鐵芯二、定子隔磁板、定子鐵芯三、定子鐵芯四沿軸向對齊的若干個定子線槽中，定子鐵芯一徑向外側邊緣的若干個磁軛凸臺一與定子鐵芯四徑向外側邊緣的若干個磁軛凸臺二沿軸向對齊。
[0015]勵磁部件包括勵磁鐵芯、勵磁繞組、定位箍部件。勵磁繞組包括線圈骨架、勵磁線圈，線圈骨架中間是骨架通孔，勵磁線圈安裝在線圈骨架上。勵磁鐵芯由若干個勵磁鐵芯沖片疊壓而成，勵磁鐵芯沖片材質是導磁材料，勵磁鐵芯呈矩形，勵磁鐵芯一條邊的兩端各有一個定位槽，定位槽對面是勵磁鐵芯的磁路聯接面，磁路聯接面是平直的面。
[0016]勵磁部件裝配時，每一個勵磁鐵芯安裝在勵磁繞組的線圈骨架的骨架通孔中，兩個定位箍部件分別安裝在勵磁鐵芯的定位槽中，兩個定位箍部件把若干個勵磁鐵芯和勵磁繞組聯接在一起。
[0017]勵磁部件安裝在定子部件上時，每一個勵磁鐵芯的磁路聯接面的兩端，分別安裝在磁軛凸臺一的徑向外側和磁軛凸臺二的徑向外側。
[00? 8]定位箍部件包括定位箍、鎖定螺母，定位箍呈兩端向外傾斜的U形，每一個定位箍兩端各有一個螺旋方向相反的外螺紋，鎖定螺母截面呈多棱柱形，每一個鎖定螺母兩端各有一個螺旋方向相反的內螺紋，定位箍部件裝配時，每一個定位箍兩端的外螺紋分別安裝在兩個鎖定螺母一端的內螺紋中，若干個定位箍、鎖定螺母的兩端依次聯接在一起，形成一個環形，按照順時針或者逆時針相同的方向依次旋轉每一個鎖定螺母，能夠使定位箍部件所形成的環的直徑增大或者減小。適度調節定位箍部件所形成的環的直徑，把勵磁部件固定在定子部件的徑向外側。
[00?9]轉子部件包括轉軸、軸向磁軛、永磁體一、轉子鐵芯一、永磁體二、轉子鐵芯三、轉子鐵芯二。
[0020]轉軸呈圓柱形，轉軸材料是導磁材料或非導磁材料。導磁材料的轉軸需要與隔磁襯套配合使用。隔磁襯套呈圓筒形，材料是非導磁材料。
[0021]永磁體一呈瓦片形，所有永磁體一的徑向外表面的磁極極性相同。永磁體二呈瓦片形，所有永磁體二的徑向外表面的磁極極性相同，并且，永磁體一與永磁體二的徑向外表面的磁極極性互為異性磁極。
[0022]轉子鐵芯一由若干個轉子鐵芯一沖片疊壓而成，轉子鐵芯一沖片材質是導磁材料，轉子鐵芯一呈環形，轉子鐵芯一中間是軸孔，轉子鐵芯一徑向內側邊緣均布若干個磁軛槽，磁軛槽中遠離軸孔軸線的是磁軛槽底面，磁軛槽底面兩側是磁軛槽側面，磁軛槽側面是平直的面，轉子鐵芯一徑向外側邊緣依次均布若干個轉子凸極一和轉子磁極槽一，每一個轉子鐵芯一上的轉子凸極一的數量是轉子磁極數的一半，轉子磁極槽一的數量是轉子磁極數的一半。
[0023]轉子鐵芯二由若干個轉子鐵芯二沖片疊壓而成，轉子鐵芯二沖片材質是導磁材料，轉子鐵芯二呈環形，轉子鐵芯二中間是軸孔，轉子鐵芯二徑向內側邊緣均布若干個磁軛槽，磁軛槽中遠離軸孔軸線的是磁軛槽底面，磁軛槽底面兩側是磁軛槽側面，磁軛槽側面是平直的面。
[0024]轉子鐵芯三由若干個轉子鐵芯三沖片疊壓而成，轉子鐵芯三沖片材質是導磁材料，轉子鐵芯三呈環形，轉子鐵芯三中間是軸孔，轉子鐵芯三徑向內側邊緣均布若干個磁軛槽，磁軛槽中遠離軸孔軸線的是磁軛槽底面，磁軛槽底面兩側是磁軛槽側面，磁軛槽側面是平直的面，轉子鐵芯三徑向外側邊緣依次均布若干個轉子凸極二和轉子磁極槽二，每一個轉子鐵芯三上的轉子凸極二的數量是轉子磁極數的一半，每一個轉子鐵芯三上的轉子磁極槽二的數量是轉子磁極數的一半。
[0025]軸向磁軛由若干個軸向磁軛沖片疊壓而成，軸向磁軛沖片材質是導磁材料，軸向磁軛沖片呈矩形，軸向磁軛沖片寬度方向的兩個對邊是磁軛鑲嵌面，磁軛鑲嵌面是平直的面。
[0026]轉子部件裝配時，轉子鐵芯一、轉子鐵芯二、轉子鐵芯三沿軸向依次排列。轉子鐵芯一、轉子鐵芯二、轉子鐵芯三徑向內側邊緣的若干個磁軛槽沿軸向對齊，轉子鐵芯一徑向外側邊緣的若干個轉子凸極一與轉子鐵芯三徑向外側邊緣的若干個轉子磁極槽二沿軸向對齊，轉子鐵芯一徑向外側邊緣的若干個轉子磁極槽一與轉子鐵芯三徑向外側邊緣的若干個轉子凸極二沿軸向對齊。
[0027]若干個軸向磁軛分別安裝在轉子鐵芯一、轉子鐵芯二、轉子鐵芯三沿軸向對齊的若干個磁軛槽中，并且，軸向磁軛沖片的厚度方向與磁軛槽的磁軛槽底面垂直，軸向磁軛沖片的兩個磁軛鑲嵌面分別與磁軛槽的兩個磁軛槽側面緊密接觸。
[0028]隔磁襯套安裝在轉子鐵芯一、轉子鐵芯二、轉子鐵芯三沿軸向對齊的軸孔中，轉子鐵芯一、轉子鐵芯二、轉子鐵芯三通過圓筒形的隔磁襯套安裝在轉軸上。
[0029]轉子鐵芯一的每一個轉子磁極槽一中粘貼有一個永磁體一，并且，該永磁體一的一部分沿軸向安裝在轉子鐵芯二的徑向外表面。每一個永磁體一構成一個轉子主磁極，每一個永磁體一磁化相鄰的轉子凸極一，形成一個與該永磁體一互為異性磁極的轉子輔助磁極。
[°03°]轉子鐵芯三的每一個轉子磁極槽二中粘貼有一個永磁體二，并且，該永磁體二的一部分沿軸向安裝在轉子鐵芯二的徑向外表面。每一個永磁體二構成一個轉子主磁極，每一個永磁體二磁化相鄰的轉子凸極二，形成一個與該永磁體二互為異性磁極的轉子輔助磁極。
[0031 ]若永磁體一的徑向外表面磁極極性為N極，則永磁體二的徑向外表面磁極極性為S極，永磁體一構成N極轉子主磁極，永磁體二構成S極轉子主磁極，轉子凸極一構成S7極轉子輔助磁極，轉子凸極二構成Y極轉子輔助磁極。轉子主磁極與轉子輔助磁極共同建立轉子永磁體磁場。
[0032]永磁體一或者永磁體二的徑向外表面至定子鐵芯一、定子鐵芯二、定子鐵芯三、定子鐵芯四的任何一處徑向內表面的電機氣隙是永磁體氣隙。轉子凸極一或者轉子凸極二的徑向外表面至定子鐵芯一、定子鐵芯二、定子鐵芯三、定子鐵芯四的任何一處徑向內表面的電機氣隙是凸極氣隙。凸極氣隙長度小于永磁體氣隙長度。
[0033]永磁體一的軸向長度大于或者等于轉子鐵芯二的軸向長度，并且，永磁體一的軸向長度小于或者等于轉子鐵芯二的軸向長度與轉子鐵芯一的軸向長度之和。永磁體二的軸向長度大于或者等于轉子鐵芯二的軸向長度，并且，永磁體二的軸向長度小于或者等于轉子鐵芯二的軸向長度與轉子鐵芯三的軸向長度之和。
[0034]外置式混合勵磁永磁同步發電機無勵磁電流的發電運行過程是:
轉子永磁體磁場磁通路徑一是，磁力線從永磁體一徑向外表面出發，穿過永磁體氣隙進入定子鐵芯一，磁力線在定子鐵芯一中繞過定子繞組，磁力線穿過凸極氣隙經由轉子凸極一進入轉子鐵芯一中，磁力線經由轉子磁極槽一回到永磁體一徑向內表面，形成閉合回路。
[0035]轉子永磁體磁場磁通路徑二是，磁力線從永磁體一徑向外表面出發，穿過永磁體氣隙進入定子鐵芯二，磁力線在定子鐵芯二中繞過定子繞組，磁力線穿過永磁體氣隙到達永磁體二徑向外表面，磁力線從永磁體二徑向內表面出發，磁力線經由轉子鐵芯二回到永磁體一徑向內表面，形成閉合回路。
[0036]轉子永磁體磁場磁通路徑三是，磁力線從永磁體一徑向外表面出發，穿過永磁體氣隙進入定子鐵芯三，磁力線在定子鐵芯三中繞過定子繞組，磁力線穿過永磁體氣隙到達永磁體二徑向外表面，磁力線從永磁體二徑向內表面出發，磁力線經由轉子鐵芯二回到永磁體一徑向內表面，形成閉合回路。
[0037]轉子永磁體磁場磁通路徑四是，磁力線從永磁體二徑向內表面出發，磁力線經由轉子磁極槽二進入轉子鐵芯三，磁力線經由轉子凸極二穿過凸極氣隙進入定子鐵芯四中，磁力線在定子鐵芯四中繞過定子繞組，磁力線穿過永磁體氣隙回到永磁體二徑向外表面，形成閉合回路。
[0038]當轉子部件按照轉子旋轉方向旋轉，定子繞組切割轉子永磁體磁場的磁力線，在定子繞組中分別感應出垂直向內的感應電流和垂直向外的感應電流，最終由定子繞組的接線頭向外輸出具有一定頻率、電壓和電流的交流電。
[0039]外置式混合勵磁永磁同步發電機發電運行中用勵磁電流調節輸出電壓過程是: 當發電機輸出電壓低于額定電壓時，勵磁繞組正向接通直流勵磁電源，并增大勵磁電流。電勵磁磁場磁通路徑一是，磁力線從電勵磁磁場的No極出發，磁力線從勵磁鐵芯的磁路聯接面經由磁軛凸臺一進入定子鐵芯一中，磁力線穿過凸極氣隙經由轉子凸極一進入轉子鐵芯一中，磁力線從轉子鐵芯一的磁軛槽側面經由磁軛鑲嵌面進入軸向磁軛中，磁力線在軸向磁軛中從一端軸向移動至另一端，磁力線從軸向磁軛另一端的磁軛鑲嵌面經由轉子鐵芯三的磁軛槽側面進入轉子鐵芯三中，磁力線經由轉子凸極二穿過凸極氣隙進入定子鐵芯四中，磁力線從定子鐵芯四的磁軛凸臺二經由磁路聯接面進入勵磁鐵芯的另一端，磁力線回到電勵磁磁場的So極，形成閉合回路。
[0040]在電勵磁磁場磁通路徑一中，電勵磁磁場在轉子凸極一徑向外表面產生的電勵磁氣隙磁場方向是S極，與永磁體二徑向外表面產生的轉子永磁體磁場方向S極相同。電勵磁磁場在轉子凸極二徑向外表面產生的電勵磁氣隙磁場方向是N極，與永磁體一徑向外表面產生的轉子永磁體磁場方向N極相同。勵磁繞組正向接通直流勵磁電源時，在所有的勵磁鐵芯中產生方向相同的電勵磁磁場，該電勵磁磁場增強氣隙磁場的磁感應強度，使外置式混合勵磁永磁同步發電機的輸出電壓升高，隨著發電機輸出電壓的上升，逐漸減小勵磁電流，使發電機的輸出電壓保持穩定。
[0041]當發電機輸出電壓高于額定電壓時，勵磁繞組反向接通直流勵磁電源，并增大勵磁電流。電勵磁磁場磁通路徑二是，磁力線從電勵磁磁場的No極出發，磁力線從勵磁鐵芯的磁路聯接面經由磁軛凸臺二進入定子鐵芯四中，磁力線穿過凸極氣隙經由轉子凸極二進入轉子鐵芯三中，磁力線從轉子鐵芯三的磁軛槽側面經由磁軛鑲嵌面進入軸向磁軛中，磁力線在軸向磁軛中從一端軸向移動至另一端，磁力線從軸向磁軛另一端的磁軛鑲嵌面經由轉子鐵芯一的磁軛槽側面進入轉子鐵芯一中，磁力線經由轉子凸極一穿過凸極氣隙進入定子鐵芯一中，磁力線從定子鐵芯一的磁軛凸臺一經由磁路聯接面進入勵磁鐵芯的另一端，磁力線回到電勵磁磁場的So極，形成閉合回路。
[0042]在電勵磁磁場磁通路徑二中，電勵磁磁場在轉子凸極一徑向外表面產生的電勵磁氣隙磁場方向是N極，與永磁體二徑向外表面產生的轉子永磁體磁場方向S極相反。電勵磁磁場在轉子凸極二徑向外表面產生的電勵磁氣隙磁場方向是S極，與永磁體一徑向外表面產生的轉子永磁體磁場方向N極相反。勵磁繞組反向接通直流勵磁電源時，在所有的勵磁鐵芯中產生方向相同的電勵磁磁場，該電勵磁磁場減弱氣隙磁場的磁感應強度，使外置式混合勵磁永磁同步發電機的輸出電壓降低，隨著發電機輸出電壓的下降，逐漸減小勵磁電流，使發電機的輸出電壓保持穩定。
[0043]外置式混合勵磁永磁同步發電機的電勵磁磁場磁通路徑中，磁力線所經過的勵磁鐵芯沖片的磁路聯接面表面沒有絕緣漆，定子鐵芯一的磁軛凸臺一徑向外側表面沒有絕緣漆，定子鐵芯四的磁軛凸臺二徑向外側表面沒有絕緣漆。勵磁鐵芯沖片的磁路聯接面與定子鐵芯一的磁軛凸臺一徑向外側能夠緊密接觸。勵磁鐵芯沖片的磁路聯接面與定子鐵芯四的磁軛凸臺二徑向外側能夠緊密接觸。同時，軸向磁軛沖片的鑲嵌面表面沒有絕緣漆，轉子鐵芯一、轉子鐵芯二、轉子鐵芯三的磁軛槽的磁軛槽側面表面沒有絕緣漆。軸向磁軛沖片的兩個磁軛鑲嵌面能夠分別與磁軛槽的磁軛槽側面緊密接觸，確保發電機電勵磁磁路中磁阻較小。另外，電勵磁磁場磁通路徑中有兩個電勵磁氣隙磁場，均參與電機對外做功，發電機電勵磁磁路中無附加氣隙，進一步減小發電機電勵磁磁路中的磁阻。該發電機無電刷和滑環結構、構成發電機電勵磁磁路的勵磁鐵芯、軸向磁軛、各個定子鐵芯和轉子鐵芯均能采用硅鋼片制造的疊片結構類型，能有效的降低電磁諧波在電勵磁磁路中產生的渦流損耗和磁滯損耗，減少發電機發熱，提高電機效率。
【附圖說明】
[0044]說明書附圖是外置式混合勵磁永磁同步發電機的結構圖和示意圖。其中圖1是外置式混合勵磁永磁同步發電機的軸測圖。圖2是定子部件的軸測圖。圖3是定子部件的軸測圖，隱藏了定子繞組。圖4是定子鐵芯一或定子鐵芯四的軸測圖。圖5是定子鐵芯二或定子鐵芯三的軸測圖。圖6是定子隔磁板的軸測圖。圖7是勵磁部件的軸測圖。圖8是定位箍部件的軸測圖。圖9是勵磁鐵芯的軸測圖，圖中僅畫出一個勵磁鐵芯沖片。圖10是勵磁繞組的軸測圖。圖11是轉子部件的軸測圖，轉子磁極為四極。圖12是轉子部件的軸測剖視圖，轉子磁極為四極。圖13是轉子鐵芯一的軸測圖。圖14是轉子鐵芯二的軸測圖。圖15是轉子鐵芯三的軸測圖。圖16是轉子軸向磁軛的軸測圖，圖中共顯示四個轉子軸向磁軛。圖17是電勵磁磁場磁通路徑一示意圖。圖18是外置式混合勵磁永磁同步發電機的軸向觀測結構示意圖，轉子磁極為四極，隱藏了定子繞組。圖19是轉子永磁體磁場磁通路徑一示意圖，沿轉子鐵芯一徑向剖面，轉子磁極為四極。圖20是轉子永磁體磁場磁通路徑二示意圖，沿轉子鐵芯二與定子鐵芯二徑向剖面，轉子磁極為四極。圖21是轉子永磁體磁場磁通路徑四示意圖，沿轉子鐵芯三徑向剖面，轉子磁極為四極。圖22是定子鐵芯一沖片與勵磁鐵芯沖片的磁路聯接示意圖。圖23是轉子鐵芯一與軸向磁軛的磁路聯接示意圖。
[0045]圖11至圖21中，大寫字母N和S代表轉子主磁極極性，大寫字母Y和S7代表轉子輔助磁極極性。字母No和So代表電勵磁磁極極性。
[0046]圖中標注有轉子部件1、定子部件2、勵磁部件3、定子繞組4、定子鐵芯一5、定子鐵芯二6、定子隔磁板7、定子鐵芯三8、定子鐵芯四9、磁軛凸臺一 10、磁軛凸臺二11、定子線槽12、勵磁鐵芯13、勵磁繞組14、定位箍部件15、定位箍16、鎖定螺母17、勵磁鐵芯沖片18、磁路聯接面19、定位槽20、骨架通孔21、線圈骨架22、勵磁線圈23、轉軸24、隔磁襯套25、軸向磁軛26、永磁體一 27、轉子鐵芯一 28、永磁體二 29、轉子鐵芯三30、轉子鐵芯二 31、轉子凸極一 32、軸孔33、磁軛槽34、轉子磁極槽一35、轉子磁極槽二 36、轉子凸極二 37、軸向磁軛沖片38、磁軛鑲嵌面39、轉子旋轉方向40、磁力線路徑41、電勵磁磁場方向42、垂直向內的感應電流43、垂直向外的感應電流44、轉子磁場方向45、定子鐵芯一沖片46。
【具體實施方式】
[0047]下面結合附圖對本發明做進一步敘述。
[0048]參照圖1至圖6，外置式混合勵磁永磁同步發電機包括轉子部件1、定子部件2、勵磁部件3。勵磁部件3安裝在定子部件2的徑向外側，轉子部件I安裝在定子部件2的徑向內側。
[0049]定子部件2包括定子繞組4、定子鐵芯一5、定子鐵芯二 6、定子隔磁板7、定子鐵芯三
8、定子鐵芯四9。定子鐵芯一 5由若干個定子鐵芯一沖片46疊壓而成，定子鐵芯一沖片46材質是導磁材料，定子鐵芯一 5呈圓環形，定子鐵芯一 5徑向內側邊緣均布若干個定子線槽12，定子鐵芯一 5徑向外側邊緣均布若干個磁軛凸臺一 10，磁軛凸臺一 10徑向外側是平直的面。
[0050]定子鐵芯二6由若干個定子鐵芯二沖片疊壓而成，定子鐵芯二沖片材質是導磁材料，定子鐵芯二6呈圓環形，定子鐵芯二6徑向內側邊緣均布若干個定子線槽12。
[0051]定子隔磁板7材質是非導磁材料，定子隔磁板7呈圓環形，定子隔磁板7徑向內側邊緣均布若干個定子線槽12。
[0052]定子鐵芯三8由若干個定子鐵芯三沖片疊壓而成，定子鐵芯三沖片材質是導磁材料，定子鐵芯三8呈圓環形，定子鐵芯三8徑向內側邊緣均布若干個定子線槽12。
[0053]定子鐵芯四9由若干個定子鐵芯四沖片疊壓而成，定子鐵芯四沖片材質是導磁材料，定子鐵芯四9呈圓環形，定子鐵芯四9徑向內側邊緣均布若干個定子線槽12，定子鐵芯四9徑向外側邊緣均布若干個磁軛凸臺二 11，磁軛凸臺二 11徑向外側是平直的面。
[0054]定子部件2裝配時，定子鐵芯一5、定子鐵芯二6、定子隔磁板7、定子鐵芯三8、定子鐵芯四9沿軸向依次排列。定子鐵芯一 5、定子鐵芯二 6、定子隔磁板7、定子鐵芯三8、定子鐵芯四9徑向內側邊緣的若干個定子線槽12沿軸向對齊。定子繞組4安裝在定子鐵芯一 5、定子鐵芯二6、定子隔磁板7、定子鐵芯三8、定子鐵芯四9沿軸向對齊的若干個定子線槽12中，定子鐵芯一 5徑向外側邊緣的若干個磁軛凸臺一 10與定子鐵芯四9徑向外側邊緣的若干個磁軛凸臺二 11沿軸向對齊。
[0055]參照圖7至圖10，勵磁部件3包括勵磁鐵芯13、勵磁繞組14、定位箍部件15。勵磁繞組14包括線圈骨架22、勵磁線圈23，線圈骨架22中間是骨架通孔21，勵磁線圈23安裝在線圈骨架22上。勵磁鐵芯13由若干個勵磁鐵芯沖片18疊壓而成，勵磁鐵芯沖片18材質是導磁材料，勵磁鐵芯13呈矩形，勵磁鐵芯13—條邊的兩端各有一個定位槽20，定位槽20對面是勵磁鐵芯13的磁路聯接面19，磁路聯接面19是平直的面。
[0056]勵磁部件3裝配時，每一個勵磁鐵芯13安裝在勵磁繞組14的線圈骨架22的骨架通孔21中，兩個定位箍部件15分別安裝在勵磁鐵芯13的定位槽20中，兩個定位箍部件15把若干個勵磁鐵芯13和勵磁繞組14聯接在一起。
[0057]勵磁部件3安裝在定子部件2上時，每一個勵磁鐵芯13的磁路聯接面19的兩端，分別安裝在磁軛凸臺一 1的徑向外側和磁軛凸臺二 11的徑向外側。
[0058]定位箍部件15包括定位箍16、鎖定螺母17，定位箍16呈兩端向外傾斜的U形，每一個定位箍16兩端各有一個螺旋方向相反的外螺紋，鎖定螺母17截面呈多棱柱形，每一個鎖定螺母17兩端各有一個螺旋方向相反的內螺紋，定位箍部件15裝配時，每一個定位箍16兩端的外螺紋分別安裝在兩個鎖定螺母17—端的內螺紋中，若干個定位箍16、鎖定螺母17的兩端依次聯接在一起，形成一個環形，按照順時針或者逆時針相同的方向依次旋轉每一個鎖定螺母17，能夠使定位箍部件15所形成的環的直徑增大或者減小。適度調節定位箍部件15所形成的環的直徑，把勵磁部件3固定在定子部件2的徑向外側。
[0059]參照圖11至圖16，轉子部件I包括轉軸24、軸向磁軛26、永磁體一27、轉子鐵芯一28、永磁體二 29、轉子鐵芯三30、轉子鐵芯二 31。
[0060]轉軸24呈圓柱形，轉軸24材料是導磁材料或非導磁材料。導磁材料的轉軸24需要與隔磁襯套25配合使用。隔磁襯套25呈圓筒形，材料是非導磁材料。
[0061 ] 永磁體一27呈瓦片形，所有永磁體一27的徑向外表面的磁極極性相同。永磁體二29呈瓦片形，所有永磁體二29的徑向外表面的磁極極性相同，并且，永磁體一27與永磁體二29的徑向外表面的磁極極性互為異性磁極。
[0062]轉子鐵芯一28由若干個轉子鐵芯一沖片疊壓而成，轉子鐵芯一沖片材質是導磁材料，轉子鐵芯一 28呈環形，轉子鐵芯一 28中間是軸孔33，轉子鐵芯一 28徑向內側邊緣均布若干個磁軛槽34，磁軛槽34中遠離軸孔33軸線的是磁軛槽底面，磁軛槽底面兩側是磁軛槽側面，磁軛槽側面是平直的面，轉子鐵芯一 28徑向外側邊緣依次均布若干個轉子凸極一 32和轉子磁極槽一 35，每一個轉子鐵芯一 28上的轉子凸極一 32的數量是轉子磁極數的一半，轉子磁極槽一 35的數量是轉子磁極數的一半。
[0063]轉子鐵芯二31由若干個轉子鐵芯二沖片疊壓而成，轉子鐵芯二沖片材質是導磁材料，轉子鐵芯二 31呈環形，轉子鐵芯二 31中間是軸孔33，轉子鐵芯二 31徑向內側邊緣均布若干個磁軛槽34，磁軛槽34中遠離軸孔33軸線的是磁軛槽底面，磁軛槽底面兩側是磁軛槽側面，磁軛槽側面是平直的面。
[0064]轉子鐵芯三30由若干個轉子鐵芯三沖片疊壓而成，轉子鐵芯三沖片材質是導磁材料，轉子鐵芯三30呈環形，轉子鐵芯三30中間是軸孔33，轉子鐵芯三30徑向內側邊緣均布若干個磁軛槽34，磁軛槽34中遠離軸孔33軸線的是磁軛槽底面，磁軛槽底面兩側是磁軛槽側面，磁軛槽側面是平直的面，轉子鐵芯三30徑向外側邊緣依次均布若干個轉子凸極二 37和轉子磁極槽二 36，每一個轉子鐵芯三30上的轉子凸極二 37的數量是轉子磁極數的一半，每一個轉子鐵芯三30上的轉子磁極槽二 36的數量是轉子磁極數的一半。
[0065]軸向磁軛26由若干個軸向磁軛沖片38疊壓而成，軸向磁軛沖片38材質是導磁材料，軸向磁軛沖片38呈矩形，軸向磁軛沖片38寬度方向的兩個對邊是磁軛鑲嵌面39，磁軛鑲嵌面39是平直的面。
[0066]轉子部件I裝配時，轉子鐵芯一28、轉子鐵芯二 31、轉子鐵芯三30沿軸向依次排列。轉子鐵芯一 28、轉子鐵芯二 31、轉子鐵芯三30徑向內側邊緣的若干個磁軛槽34沿軸向對齊，轉子鐵芯一 28徑向外側邊緣的若干個轉子凸極一 32與轉子鐵芯三30徑向外側邊緣的若干個轉子磁極槽二 36沿軸向對齊，轉子鐵芯一 28徑向外側邊緣的若干個轉子磁極槽一 35與轉子鐵芯三30徑向外側邊緣的若干個轉子凸極二 37沿軸向對齊。
[0067]若干個軸向磁軛26分別安裝在轉子鐵芯一 28、轉子鐵芯二 31、轉子鐵芯三30沿軸向對齊的若干個磁軛槽34中，并且，軸向磁軛沖片38的厚度方向與磁軛槽34的磁軛槽底面垂直，軸向磁軛沖片38的兩個磁軛鑲嵌面39分別與磁軛槽34的兩個磁軛槽側面緊密接觸。
[0068]隔磁襯套25安裝在轉子鐵芯一28、轉子鐵芯二 31、轉子鐵芯三30沿軸向對齊的軸孔33中，轉子鐵芯一28、轉子鐵芯二31、轉子鐵芯三30通過圓筒形的隔磁襯套25安裝在轉軸24上。
[0069]轉子鐵芯一 28的每一個轉子磁極槽一 35中粘貼有一個永磁體一 27，并且，該永磁體一 27的一部分沿軸向安裝在轉子鐵芯二 31的徑向外表面。每一個永磁體一 27構成一個轉子主磁極，每一個永磁體一 27磁化相鄰的轉子凸極一 32，形成一個與該永磁體一 27互為異性磁極的轉子輔助磁極。
[00"70] 轉子鐵芯三30的每一個轉子磁極槽二 36中粘貼有一個永磁體二 29，并且，該永磁體二 29的一部分沿軸向安裝在轉子鐵芯二 31的徑向外表面。每一個永磁體二 29構成一個轉子主磁極，每一個永磁體二 29磁化相鄰的轉子凸極二 37，形成一個與該永磁體二 29互為異性磁極的轉子輔助磁極。
[0071]若永磁體一27的徑向外表面磁極極性為N極，則永磁體二 29的徑向外表面磁極極性為S極，永磁體一27構成N極轉子主磁極，永磁體二 29構成S極轉子主磁極，轉子凸極一32構成S7極轉子輔助磁極，轉子凸極二37構成Y極轉子輔助磁極。轉子主磁極與轉子輔助磁極共同建立轉子永磁體磁場。
[0072]永磁體一 27或者永磁體二 29的徑向外表面至定子鐵芯一 5、定子鐵芯二 6、定子鐵芯三8、定子鐵芯四9的任何一處徑向內表面的電機氣隙是永磁體氣隙。轉子凸極一32或者轉子凸極二 37的徑向外表面至定子鐵芯一 5、定子鐵芯二 6、定子鐵芯三8、定子鐵芯四9的任何一處徑向內表面的電機氣隙是凸極氣隙。凸極氣隙長度小于永磁體氣隙長度。
[0073]永磁體一27的軸向長度大于或者等于轉子鐵芯二 31的軸向長度，并且，永磁體一27的軸向長度小于或者等于轉子鐵芯二 31的軸向長度與轉子鐵芯一 28的軸向長度之和。永磁體二 29的軸向長度大于或者等于轉子鐵芯二 31的軸向長度，并且，永磁體二 29的軸向長度小于或者等于轉子鐵芯二 31的軸向長度與轉子鐵芯三30的軸向長度之和。
[0074]參照圖18至圖21，外置式混合勵磁永磁同步發電機無勵磁電流的發電運行過程是:
轉子永磁體磁場磁通路徑一是，磁力線從永磁體一27徑向外表面出發，穿過永磁體氣隙進入定子鐵芯一 5，磁力線在定子鐵芯一 5中繞過定子繞組4，磁力線穿過凸極氣隙經由轉子凸極一32進入轉子鐵芯一28中，磁力線經由轉子磁極槽一35回到永磁體一27徑向內表面，形成閉合回路。
[0075]轉子永磁體磁場磁通路徑二是，磁力線從永磁體一27徑向外表面出發，穿過永磁體氣隙進入定子鐵芯二 6，磁力線在定子鐵芯二 6中繞過定子繞組4，磁力線穿過永磁體氣隙到達永磁體二29徑向外表面，磁力線從永磁體二29徑向內表面出發，磁力線經由轉子鐵芯二31回到永磁體一27徑向內表面，形成閉合回路。
[0076]轉子永磁體磁場磁通路徑三是，磁力線從永磁體一27徑向外表面出發，穿過永磁體氣隙進入定子鐵芯三8，磁力線在定子鐵芯三8中繞過定子繞組4，磁力線穿過永磁體氣隙到達永磁體二29徑向外表面，磁力線從永磁體二29徑向內表面出發，磁力線經由轉子鐵芯二31回到永磁體一27徑向內表面，形成閉合回路。
[0077]轉子永磁體磁場磁通路徑四是，磁力線從永磁體二29徑向內表面出發，磁力線經由轉子磁極槽二 36進入轉子鐵芯三30，磁力線經由轉子凸極二 37穿過凸極氣隙進入定子鐵芯四9中，磁力線在定子鐵芯四9中繞過定子繞組4，磁力線穿過永磁體氣隙回到永磁體二 29徑向外表面，形成閉合回路。
[0078]當轉子部件I按照轉子旋轉方向40旋轉，定子繞組4切割轉子永磁體磁場的磁力線，在定子繞組4中分別感應出垂直向內的感應電流43和垂直向外的感應電流44，最終由定子繞組4的接線頭向外輸出具有一定頻率、電壓和電流的交流電。
[0079]參照圖17、圖18和圖1，外置式混合勵磁永磁同步發電機發電運行中用勵磁電流調節輸出電壓過程是:
當發電機輸出電壓低于額定電壓時，勵磁繞組14正向接通直流勵磁電源，并增大勵磁電流。電勵磁磁場磁通路徑一是，磁力線從電勵磁磁場的No極出發，磁力線從勵磁鐵芯13的磁路聯接面19經由磁軛凸臺一 10進入定子鐵芯一 5中，磁力線穿過凸極氣隙經由轉子凸極一 32進入轉子鐵芯一 28中，磁力線從轉子鐵芯一 28的磁軛槽側面經由磁軛鑲嵌面39進入軸向磁軛26中，磁力線在軸向磁軛26中從一端軸向移動至另一端，磁力線從軸向磁軛26另一端的磁軛鑲嵌面39經由轉子鐵芯三30的磁軛槽側面進入轉子鐵芯三30中，磁力線經由轉子凸極二 37穿過凸極氣隙進入定子鐵芯四9中，磁力線從定子鐵芯四9的磁軛凸臺二 11經由磁路聯接面19進入勵磁鐵芯13的另一端，磁力線回到電勵磁磁場的So極，形成閉合回路。
[0080]在電勵磁磁場磁通路徑一中，電勵磁磁場在轉子凸極一32徑向外表面產生的電勵磁氣隙磁場方向是S極，與永磁體二29徑向外表面產生的轉子永磁體磁場方向S極相同。電勵磁磁場在轉子凸極二 37徑向外表面產生的電勵磁氣隙磁場方向是N極，與永磁體一 27徑向外表面產生的轉子永磁體磁場方向N極相同。勵磁繞組14正向接通直流勵磁電源時，在所有的勵磁鐵芯13中產生方向相同的電勵磁磁場，該電勵磁磁場增強氣隙磁場的磁感應強度，使外置式混合勵磁永磁同步發電機的輸出電壓升高，隨著發電機輸出電壓的上升，逐漸減小勵磁電流，使發電機的輸出電壓保持穩定。
[0081]當發電機輸出電壓高于額定電壓時，勵磁繞組14反向接通直流勵磁電源，并增大勵磁電流。電勵磁磁場磁通路徑二是，磁力線從電勵磁磁場的No極出發，磁力線從勵磁鐵芯13的磁路聯接面19經由磁軛凸臺二 11進入定子鐵芯四9中，磁力線穿過凸極氣隙經由轉子凸極二 37進入轉子鐵芯三30中，磁力線從轉子鐵芯三30的磁軛槽側面經由磁軛鑲嵌面39進入軸向磁軛26中，磁力線在軸向磁軛26中從一端軸向移動至另一端，磁力線從軸向磁軛26另一端的磁軛鑲嵌面39經由轉子鐵芯一28的磁軛槽側面進入轉子鐵芯一28中，磁力線經由轉子凸極一 32穿過凸極氣隙進入定子鐵芯一 5中，磁力線從定子鐵芯一 5的磁軛凸臺一 10經由磁路聯接面19進入勵磁鐵芯13的另一端，磁力線回到電勵磁磁場的So極，形成閉合回路。
[0082]在電勵磁磁場磁通路徑二中，電勵磁磁場在轉子凸極一32徑向外表面產生的電勵磁氣隙磁場方向是N極，與永磁體二 29徑向外表面產生的轉子永磁體磁場方向S極相反。電勵磁磁場在轉子凸極二 37徑向外表面產生的電勵磁氣隙磁場方向是S極，與永磁體一 27徑向外表面產生的轉子永磁體磁場方向N極相反。勵磁繞組14反向接通直流勵磁電源時，在所有的勵磁鐵芯13中產生方向相同的電勵磁磁場，該電勵磁磁場減弱氣隙磁場的磁感應強度，使外置式混合勵磁永磁同步發電機的輸出電壓降低，隨著發電機輸出電壓的下降，逐漸減小勵磁電流，使發電機的輸出電壓保持穩定。
[0083]參照圖22、圖23和圖1，外置式混合勵磁永磁同步發電機的電勵磁磁場磁通路徑中，磁力線所經過的勵磁鐵芯沖片18的磁路聯接面19表面沒有絕緣漆，定子鐵芯一5的磁軛凸臺一 10徑向外側表面沒有絕緣漆，定子鐵芯四9的磁軛凸臺二 11徑向外側表面沒有絕緣漆。勵磁鐵芯沖片18的磁路聯接面19與定子鐵芯一 5的磁軛凸臺一 10徑向外側能夠緊密接觸。勵磁鐵芯沖片18的磁路聯接面19與定子鐵芯四9的磁軛凸臺二 11徑向外側能夠緊密接觸。同時，軸向磁軛沖片38的鑲嵌面39表面沒有絕緣漆，轉子鐵芯一 28、轉子鐵芯二 31、轉子鐵芯三30的磁軛槽34的磁軛槽側面表面沒有絕緣漆。軸向磁軛沖片38的兩個磁軛鑲嵌面39能夠分別與磁軛槽34的磁軛槽側面緊密接觸，確保發電機電勵磁磁路中磁阻較小。另外，電勵磁磁場磁通路徑中有兩個電勵磁氣隙磁場，均參與電機對外做功，發電機電勵磁磁路中無附加氣隙，進一步減小發電機電勵磁磁路中的磁阻。該發電機無電刷和滑環結構、構成發電機電勵磁磁路的勵磁鐵芯13、軸向磁軛26、各個定子鐵芯和轉子鐵芯均能采用硅鋼片制造的疊片結構類型，能有效的降低電磁諧波在電勵磁磁路中產生的渦流損耗和磁滯損耗，減少發電機發熱，提高電機效率。
【主權項】
1.一種外置式混合勵磁永磁同步發電機，其特征在于外置式混合勵磁永磁同步發電機包括轉子部件(I)、定子部件(2)、勵磁部件(3);勵磁部件(3)安裝在定子部件(2)的徑向外側，轉子部件(I)安裝在定子部件(2)的徑向內側； 定子部件(2)包括定子繞組(4)、定子鐵芯一 (5)、定子鐵芯二 (6)、定子隔磁板(7)、定子鐵芯三(8)、定子鐵芯四(9);定子鐵芯一(5)由若干個定子鐵芯一沖片(46)疊壓而成，定子鐵芯一沖片(46)材質是導磁材料，定子鐵芯一(5)呈圓環形，定子鐵芯一(5)徑向內側邊緣均布若干個定子線槽(12)，定子鐵芯一 (5)徑向外側邊緣均布若干個磁軛凸臺一(10)，磁軛凸臺一(10)徑向外側是平直的面； 定子鐵芯二(6)由若干個定子鐵芯二沖片疊壓而成，定子鐵芯二沖片材質是導磁材料，定子鐵芯二 (6)呈圓環形，定子鐵芯二 (6)徑向內側邊緣均布若干個定子線槽(12); 定子隔磁板(7)材質是非導磁材料，定子隔磁板(7)呈圓環形，定子隔磁板(7)徑向內側邊緣均布若干個定子線槽(12); 定子鐵芯三(8)由若干個定子鐵芯三沖片疊壓而成，定子鐵芯三沖片材質是導磁材料，定子鐵芯三(8)呈圓環形，定子鐵芯三(8)徑向內側邊緣均布若干個定子線槽(12);定子鐵芯四(9)由若干個定子鐵芯四沖片疊壓而成，定子鐵芯四沖片材質是導磁材料，定子鐵芯四(9)呈圓環形，定子鐵芯四(9)徑向內側邊緣均布若干個定子線槽(12)，定子鐵芯四(9)徑向外側邊緣均布若干個磁軛凸臺二(11)，磁軛凸臺二(11)徑向外側是平直的面；定子部件(2)裝配時，定子鐵芯一(5)、定子鐵芯二(6)、定子隔磁板(7)、定子鐵芯三(8)、定子鐵芯四(9)沿軸向依次排列；定子鐵芯一(5)、定子鐵芯二(6)、定子隔磁板(7)、定子鐵芯三(8)、定子鐵芯四(9)徑向內側邊緣的若干個定子線槽(12)沿軸向對齊;定子繞組(4)安裝在定子鐵芯一(5)、定子鐵芯二(6)、定子隔磁板(7)、定子鐵芯三(8)、定子鐵芯四(9)沿軸向對齊的若干個定子線槽(12)中，定子鐵芯一(5)徑向外側邊緣的若干個磁軛凸臺一 (10)與定子鐵芯四(9)徑向外側邊緣的若干個磁軛凸臺二 (11)沿軸向對齊； 勵磁部件(3)包括勵磁鐵芯(13)、勵磁繞組(14)、定位箍部件(15);勵磁繞組(14)包括線圈骨架(22)、勵磁線圈(23)，線圈骨架(22)中間是骨架通孔(21)，勵磁線圈(23)安裝在線圈骨架(22)上;勵磁鐵芯(13)由若干個勵磁鐵芯沖片(18)疊壓而成，勵磁鐵芯沖片(18)材質是導磁材料，勵磁鐵芯(13)呈矩形，勵磁鐵芯(13) —條邊的兩端各有一個定位槽(20)，定位槽(20)對面是勵磁鐵芯(13)的磁路聯接面(19)，磁路聯接面(19)是平直的面； 勵磁部件(3)裝配時，每一個勵磁鐵芯(13)安裝在勵磁繞組(14)的線圈骨架(22)的骨架通孔(21)中，兩個定位箍部件(15)分別安裝在勵磁鐵芯(13)的定位槽(20)中，兩個定位箍部件(15)把若干個勵磁鐵芯(13)和勵磁繞組(14)聯接在一起； 勵磁部件(3)安裝在定子部件(2)上時，每一個勵磁鐵芯(13)的磁路聯接面(19)的兩端，分別安裝在磁軛凸臺一 (1)的徑向外側和磁軛凸臺二 (11)的徑向外側； 轉子部件(I)包括轉軸(24)、軸向磁軛(26)、永磁體一 (27)、轉子鐵芯一 (28)、永磁體二(29)、轉子鐵芯三(30)、轉子鐵芯二(31); 轉軸(24)呈圓柱形，轉軸(24)材料是導磁材料或非導磁材料；導磁材料的轉軸(24)需要與隔磁襯套(25)配合使用；隔磁襯套(25)呈圓筒形，材料是非導磁材料； 永磁體一(27)呈瓦片形，所有永磁體一(27)的徑向外表面的磁極極性相同；永磁體二(29)呈瓦片形，所有永磁體二(29)的徑向外表面的磁極極性相同，并且，永磁體一(27)與永磁體二 (29)的徑向外表面的磁極極性互為異性磁極； 轉子鐵芯一(28)由若干個轉子鐵芯一沖片疊壓而成，轉子鐵芯一沖片材質是導磁材料，轉子鐵芯一(28)呈環形，轉子鐵芯一(28)中間是軸孔(33)，轉子鐵芯一(28)徑向內側邊緣均布若干個磁軛槽(34)，磁軛槽(34)中遠離軸孔(33)軸線的是磁軛槽底面，磁軛槽底面兩側是磁軛槽側面，磁軛槽側面是平直的面，轉子鐵芯一 (28)徑向外側邊緣依次均布若干個轉子凸極一(32)和轉子磁極槽一(35)，每一個轉子鐵芯一(28)上的轉子凸極一(32)的數量是轉子磁極數的一半，轉子磁極槽一 (35)的數量是轉子磁極數的一半； 轉子鐵芯二(31)由若干個轉子鐵芯二沖片疊壓而成，轉子鐵芯二沖片材質是導磁材料，轉子鐵芯二(31)呈環形，轉子鐵芯二(31)中間是軸孔(33)，轉子鐵芯二(31)徑向內側邊緣均布若干個磁軛槽(34)，磁軛槽(34)中遠離軸孔(33)軸線的是磁軛槽底面，磁軛槽底面兩側是磁軛槽側面，磁軛槽側面是平直的面； 轉子鐵芯三(30)由若干個轉子鐵芯三沖片疊壓而成，轉子鐵芯三沖片材質是導磁材料，轉子鐵芯三(30)呈環形，轉子鐵芯三(30)中間是軸孔(33)，轉子鐵芯三(30)徑向內側邊緣均布若干個磁軛槽(34)，磁軛槽(34)中遠離軸孔(33)軸線的是磁軛槽底面，磁軛槽底面兩側是磁軛槽側面，磁軛槽側面是平直的面，轉子鐵芯三(30)徑向外側邊緣依次均布若干個轉子凸極二 (37)和轉子磁極槽二 (36)，每一個轉子鐵芯三(30)上的轉子凸極二 (37)的數量是轉子磁極數的一半，每一個轉子鐵芯三(30)上的轉子磁極槽二 (36)的數量是轉子磁極數的一半； 軸向磁軛(26)由若干個軸向磁軛沖片(38)疊壓而成，軸向磁軛沖片(38)材質是導磁材料，軸向磁軛沖片(38)呈矩形，軸向磁軛沖片(38)寬度方向的兩個對邊是磁軛鑲嵌面(39)，磁軛鑲嵌面(39)是平直的面； 轉子部件(I)裝配時，轉子鐵芯一(28)、轉子鐵芯二( 31)、轉子鐵芯三(30)沿軸向依次排列；轉子鐵芯一(28)、轉子鐵芯二( 31)、轉子鐵芯三(30)徑向內側邊緣的若干個磁軛槽(34)沿軸向對齊，轉子鐵芯一(28)徑向外側邊緣的若干個轉子凸極一(32)與轉子鐵芯三(30)徑向外側邊緣的若干個轉子磁極槽二 (36)沿軸向對齊，轉子鐵芯一 (28)徑向外側邊緣的若干個轉子磁極槽一(35)與轉子鐵芯三(30)徑向外側邊緣的若干個轉子凸極二( 37)沿軸向對齊； 若干個軸向磁軛(26)分別安裝在轉子鐵芯一(28)、轉子鐵芯二(31)、轉子鐵芯三(30)沿軸向對齊的若干個磁軛槽(34)中，并且，軸向磁軛沖片(38)的厚度方向與磁軛槽(34)的磁軛槽底面垂直，軸向磁軛沖片(38)的兩個磁軛鑲嵌面(39)分別與磁軛槽(34)的兩個磁軛槽側面緊密接觸； 隔磁襯套(25)安裝在轉子鐵芯一(28)、轉子鐵芯二(31)、轉子鐵芯三(30)沿軸向對齊的軸孔(33)中，轉子鐵芯一 (28)、轉子鐵芯二 (31)、轉子鐵芯三(30)通過圓筒形的隔磁襯套(25)安裝在轉軸(24)上； 轉子鐵芯一(28)的每一個轉子磁極槽一(35)中粘貼有一個永磁體一(27)，并且，該永磁體一 (27)的一部分沿軸向安裝在轉子鐵芯二 (31)的徑向外表面;每一個永磁體一 (27)構成一個轉子主磁極，每一個永磁體一(27)磁化相鄰的轉子凸極一(32)，形成一個與該永磁體一 (27)互為異性磁極的轉子輔助磁極； 轉子鐵芯三(30)的每一個轉子磁極槽二( 36)中粘貼有一個永磁體二( 29)，并且，該永磁體二 (29)的一部分沿軸向安裝在轉子鐵芯二 (31)的徑向外表面;每一個永磁體二 (29)構成一個轉子主磁極，每一個永磁體二(29)磁化相鄰的轉子凸極二(37)，形成一個與該永磁體二 (29)互為異性磁極的轉子輔助磁極； 若永磁體一(27)的徑向外表面磁極極性為N極，則永磁體二 (29)的徑向外表面磁極極性為S極，永磁體一(27)構成N極轉子主磁極，永磁體二(29)構成S極轉子主磁極，轉子凸極一(32)構成S'極轉子輔助磁極，轉子凸極二(37)構成Y極轉子輔助磁極;轉子主磁極與轉子輔助磁極共同建立轉子永磁體磁場； 永磁體一(27)或者永磁體二(29)的徑向外表面至定子鐵芯一(5)、定子鐵芯二(6)、定子鐵芯三(8)、定子鐵芯四(9)的任何一處徑向內表面的電機氣隙是永磁體氣隙；轉子凸極一 (32)或者轉子凸極二 (37)的徑向外表面至定子鐵芯一(5)、定子鐵芯二 (6)、定子鐵芯三(8)、定子鐵芯四(9)的任何一處徑向內表面的電機氣隙是凸極氣隙；凸極氣隙長度小于永磁體氣隙長度； 永磁體一(27)的軸向長度大于或者等于轉子鐵芯二 (31)的軸向長度，并且，永磁體一(27)的軸向長度小于或者等于轉子鐵芯二 (31)的軸向長度與轉子鐵芯一 (28)的軸向長度之和;永磁體二 (29)的軸向長度大于或者等于轉子鐵芯二 (31)的軸向長度，并且，永磁體二(29)的軸向長度小于或者等于轉子鐵芯二 (31)的軸向長度與轉子鐵芯三(30)的軸向長度之和。2.根據權利要求1所述的一種外置式混合勵磁永磁同步發電機，其特征在于定位箍部件(15)包括定位箍(16)、鎖定螺母(17)，定位箍(16)呈兩端向外傾斜的U形，每一個定位箍(16)兩端各有一個螺旋方向相反的外螺紋，鎖定螺母(17)截面呈多棱柱形，每一個鎖定螺母(17)兩端各有一個螺旋方向相反的內螺紋，定位箍部件(15)裝配時，每一個定位箍(16)兩端的外螺紋分別安裝在兩個鎖定螺母(17)—端的內螺紋中，若干個定位箍(16)、鎖定螺母(17)的兩端依次聯接在一起，形成一個環形，按照順時針或者逆時針相同的方向依次旋轉每一個鎖定螺母(17)，能夠使定位箍部件(15)所形成的環的直徑增大或者減小;適度調節定位箍部件(15)所形成的環的直徑，把勵磁部件(3)固定在定子部件(2)的徑向外側。3.根據權利要求1所述的一種外置式混合勵磁永磁同步發電機，其特征在于外置式混合勵磁永磁同步發電機無勵磁電流的發電運行過程是: 轉子永磁體磁場磁通路徑一是，磁力線從永磁體一(27)徑向外表面出發，穿過永磁體氣隙進入定子鐵芯一(5)，磁力線在定子鐵芯一(5)中繞過定子繞組(4)，磁力線穿過凸極氣隙經由轉子凸極一(32)進入轉子鐵芯一(28)中，磁力線經由轉子磁極槽一(35)回到永磁體一(27)徑向內表面，形成閉合回路； 轉子永磁體磁場磁通路徑二是，磁力線從永磁體一(27)徑向外表面出發，穿過永磁體氣隙進入定子鐵芯二(6)，磁力線在定子鐵芯二(6)中繞過定子繞組(4)，磁力線穿過永磁體氣隙到達永磁體二 (29)徑向外表面，磁力線從永磁體二 (29)徑向內表面出發，磁力線經由轉子鐵芯二(31)回到永磁體一(27)徑向內表面，形成閉合回路； 轉子永磁體磁場磁通路徑三是，磁力線從永磁體一(27)徑向外表面出發，穿過永磁體氣隙進入定子鐵芯三(8)，磁力線在定子鐵芯三(8)中繞過定子繞組(4)，磁力線穿過永磁體氣隙到達永磁體二 (29)徑向外表面，磁力線從永磁體二 (29)徑向內表面出發，磁力線經由轉子鐵芯二(31)回到永磁體一(27)徑向內表面，形成閉合回路； 轉子永磁體磁場磁通路徑四是，磁力線從永磁體二(29)徑向內表面出發，磁力線經由轉子磁極槽二 (36)進入轉子鐵芯三(30)，磁力線經由轉子凸極二 (37)穿過凸極氣隙進入定子鐵芯四(9)中，磁力線在定子鐵芯四(9)中繞過定子繞組(4)，磁力線穿過永磁體氣隙回到永磁體二 (29)徑向外表面，形成閉合回路； 當轉子部件(I)按照轉子旋轉方向(40)旋轉，定子繞組(4)切割轉子永磁體磁場的磁力線，在定子繞組(4)中分別感應出垂直向內的感應電流(43)和垂直向外的感應電流(44)，最終由定子繞組(4)的接線頭向外輸出具有一定頻率、電壓和電流的交流電； 外置式混合勵磁永磁同步發電機發電運行中用勵磁電流調節輸出電壓過程是: 當發電機輸出電壓低于額定電壓時，勵磁繞組(14)正向接通直流勵磁電源，并增大勵磁電流；電勵磁磁場磁通路徑一是，磁力線從電勵磁磁場的No極出發，磁力線從勵磁鐵芯(13)的磁路聯接面(19)經由磁軛凸臺一(10)進入定子鐵芯一(5)中，磁力線穿過凸極氣隙經由轉子凸極一 (32)進入轉子鐵芯一 (28)中，磁力線從轉子鐵芯一 (28)的磁軛槽側面經由磁軛鑲嵌面(39)進入軸向磁軛(26)中，磁力線在軸向磁軛(26)中從一端軸向移動至另一端，磁力線從軸向磁軛(26)另一端的磁軛鑲嵌面(39)經由轉子鐵芯三(30)的磁軛槽側面進入轉子鐵芯三(30)中，磁力線經由轉子凸極二(37)穿過凸極氣隙進入定子鐵芯四(9)中，磁力線從定子鐵芯四(9)的磁軛凸臺二(11)經由磁路聯接面(19)進入勵磁鐵芯(13)的另一端，磁力線回到電勵磁磁場的So極，形成閉合回路； 在電勵磁磁場磁通路徑一中，電勵磁磁場在轉子凸極一(32)徑向外表面產生的電勵磁氣隙磁場方向是S極，與永磁體二 (29)徑向外表面產生的轉子永磁體磁場方向S極相同；電勵磁磁場在轉子凸極二(37)徑向外表面產生的電勵磁氣隙磁場方向是N極，與永磁體一(27)徑向外表面產生的轉子永磁體磁場方向N極相同；勵磁繞組(14)正向接通直流勵磁電源時，在所有的勵磁鐵芯(13)中產生方向相同的電勵磁磁場，該電勵磁磁場增強氣隙磁場的磁感應強度，使外置式混合勵磁永磁同步發電機的輸出電壓升高，隨著發電機輸出電壓的上升，逐漸減小勵磁電流，使發電機的輸出電壓保持穩定； 當發電機輸出電壓高于額定電壓時，勵磁繞組(14)反向接通直流勵磁電源，并增大勵磁電流；電勵磁磁場磁通路徑二是，磁力線從電勵磁磁場的No極出發，磁力線從勵磁鐵芯(13)的磁路聯接面(19)經由磁軛凸臺二(11)進入定子鐵芯四(9)中，磁力線穿過凸極氣隙經由轉子凸極二 (37)進入轉子鐵芯三(30)中，磁力線從轉子鐵芯三(30)的磁軛槽側面經由磁軛鑲嵌面(39)進入軸向磁軛(26)中，磁力線在軸向磁軛(26)中從一端軸向移動至另一端，磁力線從軸向磁軛(26)另一端的磁軛鑲嵌面(39)經由轉子鐵芯一 (28)的磁軛槽側面進入轉子鐵芯一(28)中，磁力線經由轉子凸極一(32)穿過凸極氣隙進入定子鐵芯一(5)中，磁力線從定子鐵芯一(5)的磁軛凸臺一(10)經由磁路聯接面(19)進入勵磁鐵芯(13)的另一端，磁力線回到電勵磁磁場的So極，形成閉合回路； 在電勵磁磁場磁通路徑二中，電勵磁磁場在轉子凸極一(32)徑向外表面產生的電勵磁氣隙磁場方向是N極，與永磁體二 (29)徑向外表面產生的轉子永磁體磁場方向S極相反；電勵磁磁場在轉子凸極二(37)徑向外表面產生的電勵磁氣隙磁場方向是S極，與永磁體一(27)徑向外表面產生的轉子永磁體磁場方向N極相反;勵磁繞組(14)反向接通直流勵磁電源時，在所有的勵磁鐵芯(13)中產生方向相同的電勵磁磁場，該電勵磁磁場減弱氣隙磁場的磁感應強度，使外置式混合勵磁永磁同步發電機的輸出電壓降低，隨著發電機輸出電壓的下降，逐漸減小勵磁電流，使發電機的輸出電壓保持穩定。
【文檔編號】H02K21/16GK106026593SQ201610468151
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月24日
【發明人】趙曉東
【申請人】大連碧藍節能環保科技有限公司