一種三相雙凸極電機結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出一種三相雙凸極電機結構，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，其中k為正整數，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。
【專利說明】
一種三相雙凸極電機結構
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種電機結構，尤其涉及一種三相雙凸極電機結構。
【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，本實用新型提出一種三相雙凸極電機結構，其輸出電壓具有較高的平穩性。
[0004]技術方案:本實用新型提出的技術方案為:一種三相雙凸極電機結構，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=l，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。
[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2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:本實用新型相對于現有雙凸極電機結構，具有以下優點:
[0009]1、本實用新型提出的三相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、本實用新型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]下面結合附圖對本實用新型作更進一步的說明。
[0020]本實用新型提出的一種三相雙凸極電機結構，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=l，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。
[0021]本實用新型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時本實用新型的結構示意圖，定子極數目為6，分別為A1、A2、B1、B2、C1、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，Cl、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，S卩A1、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所不O
[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]本實用新型與三相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，本實用新型中的定子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]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種三相雙凸極電機結構，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)。2.根據權利要求1所述的一種三相雙凸極電機結構，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所述的一種三相雙凸極電機結構，其特征在于，所述定子(2)和轉子(4)均為硅鋼片沖壓而成。4.根據權利要求1所述的一種三相雙凸極電機結構，其特征在于，所述勵磁繞組(I)和電樞繞組(3)均為集中式繞組。
【文檔編號】H02K29/03GK205430012SQ201520873955
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年11月4日
【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