一種繞線式直線無刷雙饋發電機的制作方法
【專利說明】一種繞線式直線無刷雙饋發電機
[0001]
技術領域
[0002]本發明屬于電機技術領域，尤其涉及一種繞線式直線無刷雙饋發電機。
【背景技術】
[0003]在海浪等直線變速發電領域，可以采用傳統的旋轉電機發電，但這一技術也存在著不足之處:在低速時效率低、耐久性差，成為制約波浪發電的重要因素。近年來，有學者提出采用直線電機直接利用波浪的上下垂直運動作為原動力，驅動電機動子直線運動產生電能，可使整個系統效率提高。
[0004]目前，有關直線海浪發電機的研宄主要集中在永磁直線同步發電機方面。但是，受海浪運動速度慢的影響，電機磁極運動速度低，同等電機體積下，電樞繞組輸出的功率小，導致電機功率密度低。同時，該電機也存在著由于永磁體的磁場不可調節，也無法滅磁，只能調節電樞輸出，而電樞輸出功率大，故可靠性差；高速鐵損(渦流損耗、磁滯損耗)大；因振動、熱以及定子短路永磁體去磁、失磁導致發電不足、不發電等不足。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種繞線式直線無刷雙饋發電機，該發電機能夠有效提高發電機在低速時的工作效率、同時解決了耐久性差及可靠性差的問題。
[0006]為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案:包括定子和動子，所述動子由產生極對數分別為PjP P 2的一套繞組組成，其每組包括K個相鄰的動子繞組，其特征在于:所述定子上分布有相互獨立的極對數為匕的功率繞組和極對數為P 4的控制繞組，則P 3和P4滿足關系式P 3=NP2/mk，P4=NP1ZV其中，m k為P P 2的最大公約數，N為自然數，且N彡(mk+l);所述動子線圈分布在槽數為Z,的范圍內，則Zr滿足關系式:Zr=Z d+Zd/ (PjP2)其中，Zd為定子功率繞組P i對應的動子長度范圍的動子槽數，Z d滿足Z d=n (P^P2), η為正整數，且η彡K。
[0007]所述K個相鄰的動子線圈按槽號順序依次串聯后自短路聯接。
[0008]所述K個相鄰的動子線圈采用正弦分布，其前一個動子槽號組的動子線圈的下層邊與后一個動子槽號組的動子線圈的上層邊分布在同一個動子槽中。
[0009]所述動子槽號組中動子線圈的匝數按照正弦規律對稱分布，即以線圈中軸線為對稱軸兩側線圈的匝數按照介于PJi極正弦分布和P 2對極正弦分布之間的繞組匝數的變化規律分布。
[0010]所述動子繞組的第一組動子線圈的上層邊與最后一組動子線圈的下層邊分別處于定子功率繞組和控制繞組磁場位置，且該磁場的大小相等、分布相同。
[0011]本發明的有益效果是:本發明的繞線式直線無刷雙饋發電機，其依據單元電機概念，提出定子功率繞組、控制繞組的總極對數為N倍的單元電機，同時依據齒諧波原理，提出動子繞組采用類正弦規律對稱分布，減少了功率繞組Pl以及控制繞組P2不同相的線圈，動子繞組可很好地實現控制繞組和控制繞組的耦合，且氣隙密諧波含量較低。本發明直接把直線運動的動能直接轉化為電能，無需中間環節；動子繞組起到磁場調制的作用，可把運動速度較低的磁場調制為高速磁場，有效地提高了電機功率密度，控制繞組放在定子側，取消了滑環、電刷，從而降低了電機的故障率，延長了電機的使用壽命。通過調整動子線圈跨距、匝數，以期最大程度的消除動子磁動勢的高次諧波，同時實現動子繞組對P1、P2對極具有較高繞組系數，進而實現了直線無刷雙饋發電機的高效、節能，具有較強的推廣與應用價值。
【附圖說明】
[0012]圖1為在本發明Zd=6時動子槽號相位圖及相位分布圖；
圖2為在本發明實施例中當Zd=6，P1=4，P2=2時，6組動子繞組接線圖；
圖3為在本發明實施例中當P1=4，P2=2定子長度為3倍P1對極長度時，定子兩套繞組分布圖；
圖4為在本發明實施例中當Pl=4，P2=2定子長度為2.5倍Pl對極長度時，定子兩套繞組分布圖；
圖5為在本發明實施例中當Zd=6，P1=4，P2=2時，定子兩套繞組、動子繞組分布圖；
圖6為在本發明實施例中當Zd=42時，動子槽號相位圖；
圖7為在本發明實施例中當Zd=42，P1=4時，動子槽號相位圖；
圖8為在本發明實施例中當Zd=42，P1=4，P2=2時，6組動子繞組接線圖；
圖9為在本發明實施例中當Zd=42，P1=4，P2=2時，6組動子繞組分布圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發明作進一步的描述。
[0014]本發明所述的繞線式直線無刷雙饋發電機，包括:一個定子、一個動子，定子鐵芯上設置了兩套獨立的線圈繞組，功率繞組的極對數為NP1Aik,控制繞組的極對數為NP2/mk，其中，mk為最大公約數，N彡(mk+l);動子由(PjP2)組繞組構成，每組包含K個相鄰的動子繞組線圈，每組中所有動子線圈串聯后自短接，任意兩組的動子繞組連接方式相同。(PJP2)組動子線圈分布在Zd+Zd/ (PJP2)槽數范圍內，其中Zd為定子功率繞組P 3寸應的動子長度范圍的動子槽數，Zd滿足Z d=n (PJP2), η為正整數，且η彡K。
[0015]為了更好的消除動子磁動勢的高次諧波，上述方案中，每個動子槽號組中所有K個相鄰的動子線圈按槽號順序依次串聯后自短路聯接，該K個相鄰的動子線圈采用類正弦分布，即前一個動子槽號組的動子線圈的下層邊和后一個動子槽號組的動子線圈的上層邊分布在同一個動子槽中。對于(PJP2)組動子繞組，其第一組動子線圈的上層邊與其最后一組動子線圈的下層邊處于對稱的定子功率繞組、控制繞組磁場位置，且該磁場大小相等、分布相同。所述動子槽號組中動子線圈的匝數按照類正弦規律對稱分布，即以線圈中軸線為對稱軸兩側線圈的匝數按照介于匕對極正弦分布和P 2對極正弦分布之間的繞組匝數的變化規律分布。
[0016]下面結合附圖及具體實施例對本發明的應用原理作進一步描述。
[0017]本發明實施例中選取一臺功率繞組的極對數為P1=4的直線無刷雙饋電機，選取控制繞組的極對數為P2=2，則轉子槽數的最小值為P1+ P2=6?當取Zd=6時，P1=4、P2=2的動子槽號相位圖、槽號相位分布圖分別如圖l(a)、l(b)、l(c)、l(d)所示。其中，圖1(a)為在本發明實施例中當Zd=6，P2=2時的動子槽號相位圖；圖1(b)為在本發明實