一種三相（6/5）k雙凸極電機結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電機結構，尤其涉及一種三相￠/5) k雙凸極電機結構。
【背景技術】
[0002]雙凸極電機是近幾年發展起來的一種新型特種電機，雙凸極電機在發電狀態下不需要功率變換器的參與，控制更為方便，因此雙凸極電機在航空航天、船舶工業、綠色能源等領域的應用越來越廣泛。現有的雙凸極電機，其定、轉子均為凸極齒槽結構，定子電樞繞組為集中式繞組，其中，電勵磁雙凸極結構中，勵磁繞組也是集中式繞組，安在定子槽內，空間相對的定子齒上的繞組串聯構成一相，轉子上無繞組，結構簡單，運行可靠，適合高速運行和惡劣的工作環境。但是，現有的雙凸極電機輸出的電壓中含有大量諧波，因此穩定性較差，不適用于對輸出平穩性有著較高要求的精密工業領域。
【發明內容】
[0003]發明目的:為了解決上述技術問題，本發明提出一種三相(6/5) k雙凸極電機結構，其輸出電壓具有較高的平穩性。
[0004]技術方案:本發明提出的技術方案為:一種三相(6/5)k雙凸極電機結構，包括:定子2、轉子4、勵磁繞組I和電樞繞組3，定子2和轉子4均為凸極齒結構，其特征在于:定子極數目為6k，轉子極數目為5k，其中，k =1,2,3...;定子2的每個凹槽內都分布有相同的勵磁繞組1，各勵磁繞組I串聯連接，相鄰兩個凹槽內的勵磁繞組I極性相反；定子極按照數目均勻分為六組，位置上相對于定子2圓心對稱的兩組定子極為一相；定子2的每個定子極上均繞有線圈，構成一相的定子極上的線圈串聯形成一組電樞繞組3。
[0005]具體的，所述定子2的定子極距為定子極弧長度的2倍，所述轉子4的極弧長度等于或者大于定子極弧長度。
[0006]具體的，所述定子3和轉子4均為硅鋼片沖壓而成。
[0007]具體的，所述勵磁繞組I和電樞繞組3均為集中式繞組。
[0008]有益效果:本發明相對于現有雙凸極電機結構，具有以下優點:
[0009]1、本發明提出的三相(6/5)k雙凸極電機結構中定子的每個定子槽都有相同的勵磁繞組，勵磁磁通的均勻分布，當轉子轉動時，任意時刻轉子極與定子極重合部分相等，在忽略漏磁通的情況下，任意時刻鉸鏈的磁勢接近正弦，當通入與磁勢相同相位的電樞電流，就能使得輸出轉矩變大，功率密度變高，同時脈動非常小，具有高穩定性；
[0010]2、本發明的定子極和轉子極數目可以隨k的取值不同而靈活變動，適用于不同功率、轉速的場合。
【附圖說明】
[0011]圖1為k取值為I時本發明的實施例結構示意圖；
[0012]圖2為現有技術中三相6/4雙凸極電機結構圖；
[0013]圖3為現有技術中三相6/4雙凸極電機磁路示意圖；
[0014]圖4為實施例的磁鏈波形圖；
[0015]圖5為實施例的輸出電壓波形圖；
[0016]圖6為實施例輸出轉矩仿真圖；
[0017]圖7為現有技術中三相6/4雙凸極電機輸出轉矩仿真圖。
[0018]圖中:1、勵磁繞組，2、定子，3、電樞繞組，4、轉子，5、電樞繞組A的磁鏈波形，6、電樞繞組B的磁鏈波形，7、電樞繞組C的磁鏈波形。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0020]本發明提出的一種三相(6/5) k雙凸極電機結構，包括:定子2、轉子4、勵磁繞組I和電樞繞組3，定子2和轉子4均為凸極齒結構，其特征在于:定子極數目為6k，轉子極數目為5k，其中，k = 1，2，3...;定子2的每個凹槽內都分布有相同的勵磁繞組I，各勵磁繞組I串聯連接，相鄰兩個凹槽內的勵磁繞組I極性相反；定子極按照數目均勻分為六組，位置上相對于定子2圓心對稱的兩組定子極為一相；定子2的每個定子極上均繞有線圈，構成一相的定子極上的線圈串聯形成一組電樞繞組3。
[0021]本發明的定子極和轉子極數目可以隨k的取值不同而靈活變動，從而適用于不同功率、轉速的需求，每一個定子齒槽內都有勵磁繞組，每相的磁通路徑是相同的，其磁鏈和反電動勢波形對稱，可以消除多次諧波，得到正弦的磁鏈和反電動勢波形，大幅度降低轉矩脈動，提升轉矩密度。
[0022]實施例:如圖1所示為k取值為I時本發明的結構示意圖，定子極數目為6，分別為Al、A2、B1、B2、Cl、C2，轉子極數目為5 ;定子2的6個凹槽內都分布有相同的勵磁繞組1，各勵磁繞組I串聯連接，相鄰兩個凹槽內的勵磁繞組I極性相反；定子2的每個定子極上均繞有線圈，A1、A2上所繞的線圈串聯作為電樞繞組A，B1、B2上所繞的線圈串聯作為電樞繞組B，C1、C2上所繞的線圈串聯作為電樞繞組C，每個電樞繞組3對應的定子極構成一相，即Al、A2為一相，B1、B2為一相，Cl、C2為一相。
[0023]上述實施例的磁鏈波形如圖4所示，圖中，曲線5為電樞繞組A的磁鏈波形，曲線6為電樞繞組B的磁鏈波形，曲線7為電樞繞組C的磁鏈波形。該實施例的輸出電壓波形如圖5所示。
[0024]圖2所示為現有技術中三相6/4雙凸極電機結構，該結構包括6個定子極和4個轉子極，關于定子圓心中心對稱的2個定子齒上的線圈串聯構成一相電樞繞組，勵磁繞組只有一對，所述三相6/4雙凸極電極結構有A-A、B-B, C-C三相電樞繞組，轉子有6個凸極齒，每個凸極齒上均無任何繞組，定子齒寬和轉子齒寬相等。
[0025]本發明與三相6/4雙凸極電機結構相比，三相6/4雙凸極電機結構不是每個定子槽都有勵磁繞組，而本發明提出的三相￠/5) k雙凸極電機結構每個定子槽都有勵磁繞組。其不同而引起的區別是，三相6/4雙凸極電機結構在不同階段定子極和轉子極的重合面積不同，因此三相6/4雙凸極電機結構在不同階段的磁通路徑是不同的，其磁通路徑呈軸對稱，其磁路示意圖如圖3所示；而三相^/5)k雙凸極電機結構因為任意時刻定子極和轉子極的重合面積相等，因此每個階段的磁通路徑都是相同的，其磁通路徑呈中心對稱。因而三相(6/5)k雙凸極電機結構的磁鏈相比三相6/4雙凸極電機結構更加對稱，其輸出諧波更小，輸出更加穩定。
[0026]另一方面，轉子極數為偶數的雙凸極電機結構，如雙凸極6/4電機結構，由于定轉子均為凸極齒槽結構，齒槽轉矩較大，本實施例的電機輸出轉矩仿真圖如圖6所示，現有技術中的三相6/4雙凸極電機輸出轉矩仿真圖如圖7所示。兩圖比較可知，奇數的轉子極數可以大大的減小電機的齒槽轉矩。本發明提出的三相(6/5)k雙凸極電機結構為了適應奇數的轉子極數結構，勵磁磁通回路以每個定子齒槽為一個回路，因而在每個定子槽內放置勵磁線圈。其電樞匝鏈磁鏈呈雙極性變化，因而用標準的正弦波供電，可以提高電機磁的利用率和運行效率。
[0027]作為優選，本發明中的定子2和轉子4均由硅鋼片沖壓而成，定子2的定子極距為定子極弧長度的2倍，轉子4的極弧長度等于或者大于定子極弧長度，勵磁繞組I和電樞繞組3均為集中式繞組，這樣可以使得電機在任意位置時每相的定、轉子重疊角之和為常數，理論上可以使永磁體的工作點恒定，減小永磁電機的定位力矩。
[0028]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種三相(6/5)k雙凸極電機結構，包括:定子(2)、轉子(4)、勵磁繞組(1)和電樞繞組(3)，定子(2)和轉子(4)均為凸極齒結構，其特征在于:定子極數目為6k，轉子極數目為5k，其中，k= 1，2，3...;定子(2)的每個凹槽內都分布有相同的勵磁繞組(1)，各勵磁繞組(1)串聯連接，相鄰兩個凹槽內的勵磁繞組(1)極性相反；定子極按照數目均勻分為六組，位置上相對于定子(2)圓心對稱的兩組定子極為一相；定子(2)的每個定子極上均繞有線圈，構成一相的定子極上的線圈串聯形成一組電樞繞組(3)。2.根據權利要求1所述的一種三相^/5)k雙凸極電機結構，其特征在于，所述定子(2)的定子極距為定子極弧長度的2倍，所述轉子(4)的極弧長度等于或者大于定子極弧長度。3.根據權利要求1所述的一種三相^/5)k雙凸極電機結構，其特征在于，所述定子(3)和轉子(4)均為硅鋼片沖壓而成。4.根據權利要求1所述的一種三相￠/5)k雙凸極電機結構，其特征在于，所述勵磁繞組⑴和電樞繞組(3)均為集中式繞組。
【專利摘要】本發明提出一種三相(6/5)k雙凸極電機結構，其中k為正整數，定轉子均為凸極齒結構，由硅鋼片沖壓而成，定子極數目為6k，轉子極數目為5k，定子極距為定子極弧長的2倍；轉子極弧長等于或者略大于定子極弧長。該電機的特點是，每一個定子齒槽內都有勵磁繞組，每相的磁通路徑是相同的，其磁鏈和反電動勢波形對稱，可以消除多次諧波，得到正弦的磁鏈和反電動勢波形，大幅度降低轉矩脈動，提升轉矩密度。該電機結構新穎，性能可靠，控制簡單，適合用于中小功率對于輸出要求較高的發電或電動場合。
【IPC分類】H02K29/03, H02K19/12
【公開號】CN105305753
【申請號】CN201510742817
【發明人】侯麗鋼, 孟小利, 劉建明, 周倩云, 杜幼芝, 丁立偉
【申請人】南京航空航天大學
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月4日