復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換雙凸極無刷直流發電機的製作方法

2023-05-12 21:15:26 3

專利名稱：復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換雙凸極無刷直流發電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換雙凸極無刷直流發電機，屬於無刷直流電機領域。
背景技術：
分瓣轉子磁通切換雙凸極電機是在開關磁阻電機的基礎上發展起來的新型雙邊凸極變磁阻電機。永磁分瓣轉子磁通切換雙凸極電機其定子，轉子均為凸極結構，由矽鋼片疊制而成，結構簡單，轉子上沒有繞組，可靠性高，定子上嵌有永磁材料，具有功率密度高、效率高的優點，但氣隙磁場難以調節，因而電壓調節或恆功率弱磁控制困難。電勵磁分瓣轉子磁通切換雙凸極電機以勵磁繞組取代永磁體，使得電機的勵磁磁場可以調節。轉子上無繞組和永磁體，結構非常簡單、運行可靠且成本低；發電狀態負載變化時，可通過調節勵磁繞組中的勵磁電流大小以維持恆定電壓輸出，控制方便，在變速恆頻發電等領域具有重要的應用價值。電勵磁分瓣轉子磁通切換雙凸極無刷直流發電機的勵磁繞組必需由單獨的直流電源提供勵磁源，其勵磁功率完全由外接電源提供，因此，在中大功率應用場合，所需的勵磁電源功率大，而且控制勵磁電流所需的勵磁控制器容量大，其功率器件設計要求大大提高，使得勵磁控制器代價高、且可靠性降低。
發明內容本發明所要解決的技術問題是針對上述背景技術的不足，提供了一種復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換雙凸極無刷直流發電機。本發明為實現上述發明目的採用如下技術方案:一種復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換雙凸極無刷直流發電機，包括有復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換雙凸極電機、橋式整流電路及濾波電容；復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換雙凸極電機包括定子和轉子，定子、轉子均為凸極結構，其中所述定子由定子鐵心、第一套勵磁繞組及第二套勵磁組成，所述轉子裝有轉軸並且由轉子鐵心和隔磁襯套組成，嵌繞電樞繞組的電樞齒和嵌繞第一套勵磁繞組及第二套勵磁的勵磁齒交錯設置在定子鐵心上；定子鐵I上交錯設置6個電樞齒和6個勵磁齒，電樞齒兩兩相對設置，電樞齒上匝繞電樞繞組，勵磁齒上匝繞第一套勵磁繞組和第二套勵磁繞組，隔磁襯套與電機軸相連，扇型轉子鐵心通過燕尾槽卡在隔磁襯套中，勵磁繞組和電樞繞組均為集中式繞組在定子齒上，第一套勵磁繞組Lfl的6個勵磁繞組經一定方式串聯，保證通直流電時，遵循右手定則；第二套勵磁繞組Lf2的6個勵磁繞組經一定方式串聯，保證通直流電時，遵循右手定則；第一套勵磁繞組Lfl勵磁磁鏈方向與對應的第二套勵磁繞組Lf2勵磁磁鏈方向相同或相反:方向相同時，電機工作在增磁狀態；方向相反時，電機工作在弱磁狀態，三相電樞繞組分別S，A、X，B、Y，C、Z。其中，A、B、C為同名端，相差180°機械角的兩個電樞繞組串聯為一相電樞繞組；其特徵在於:所述的橋式整流電路為第四整流二極體D4和第一整流二極體Dl串聯，第五整流二極體D5和第二整流二極體D2串聯，第六整流二極體D6和第三整流二極體D3串聯，第四整流二極體D4的陽極和第五整流二極體D5的陽極、第六整流二極體D6的陽極連接，第一整流二極體Dl的陰極和第二整流二極體D2的陰極、第三整流二極體D3的陰極連接；LA、LB、LC三相電樞繞組的輸入端連接在一起，LA、LB、LC三相繞組的輸出端分別與第一整流二極體Dl的陽極、第二整流二極體D2的陽極、第三整流二極體D3的陽極連接，第一套勵磁繞組Lfl的一端與第三整流二極體D3的陰極連接，第一套勵磁繞組Lfl的另一端與輸出濾波電容C的一極連接，輸出濾波電容C的另一極與第六整流二極體D6的陽極連接，第二套勵磁繞組Lf2的兩端與直流勵磁電壓源Uf連接；輸出濾波電容C兩端的電壓為輸出直流電壓Udc。所述復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換雙凸極無刷直流發電機中，橋式整流電路為不可控整流電路或者可控整流電路。本發明具有以下有益效果:a.第一套勵磁繞組的勵磁電流取決於負載電流大小，起到自勵作用，可顯著降低發電機的電壓調整率，提升發電機輸出功率。b.由於第一套勵磁繞組中勵磁電流產生的磁勢作用，使得第二套勵磁繞組所需外加的勵磁功率小、勵磁損耗低，降低了勵磁控制器容量，設計簡便、可靠性高。c.第一套勵磁繞組有輸出濾波作用，有利於提高無刷直流發電機的輸出電能特別是輸出電流品質。

圖1為本發明中復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換雙凸極電機電機的結構示意圖；圖2為本發明中電樞繞組和勵磁繞組布置示意圖；圖3為本發明採用全橋整流電路之一時的示意圖；圖4為本發明採用全橋整流電路之二時的示意圖；圖中，1、定子鐵心，2、第一套勵磁繞組，3、第二套勵磁繞組，4、電樞繞組，5、扇型轉子鐵心，6、隔磁襯套，7、轉軸，8、電樞齒，9、勵磁齒，LA、LB、LC為三相電樞繞組，A、X，B、Y，C、Z分別為三相電樞繞組；其中，A、B、C為同名端，Lfl為第一套勵磁繞組，Lf2為第二套勵磁繞組，Dl, D2, D3, D4, D5, D6為第一至第六整流二極體，C為輸出濾波電容，Uf為直流勵磁電源，Udc為輸出直流電壓。
具體實施方式
該復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換雙凸極無刷直流發電機包括有復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換雙凸極電機、橋式整流電路及濾波電容。本發明採用了如圖1所示的12/8極復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換雙凸極電機:復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換雙凸極電機包括定子和轉子，定子、轉子均為凸極結構，其中所述定子由定子鐵心1、第一套勵磁繞組2及第二套勵磁3組成，所述轉子裝有轉軸7並且由轉子鐵心5和隔磁襯套6組成，嵌繞電樞繞組4的電樞齒8和嵌繞第一套勵磁繞組2及第二套勵磁3的勵磁齒9交錯設置在定子鐵心I上；定子鐵心I上交錯設置6個電樞齒8和6個勵磁齒9，電樞齒8兩兩相對設置，電樞齒上匝繞電樞繞組4，勵磁齒上匝繞第一套勵磁繞組2和第二套勵磁繞組3，隔磁襯套6與電機軸7相連，扇型轉子鐵心5通過燕尾槽卡在隔磁襯套6中。勵磁繞組和電樞繞組均為集中式繞組在定子齒上，按照圖2所示的布置方式。第一套勵磁繞組Lfl的6個勵磁繞組經一定方式串聯，保證通直流電時，遵循右手定則；第二套勵磁繞組Lf2的6個勵磁繞組經一定方式串聯，保證通直流電時，遵循右手定則；第一套勵磁繞組Lfl勵磁磁鏈方向與對應的第二套勵磁繞組Lf2勵磁磁鏈方向相同或相反:方向相同時，電機工作在增磁狀態；方向相反時，電機工作在弱磁狀態。三相電樞繞組分別為^3，8、￥，(:、2。其中，A、B、C為同名端。相差180°機械角的兩個電樞繞組串聯為一相電樞繞組。其特徵在於:所述的橋式整流電路為第四整流二極體D4和第一整流二極體Dl串聯，第五整流二極體D5和第二整流二極體D2串聯，第六整流二極體D6和第三整流二極體D3串聯，第四整流二極體D4的陽極和第五整流二極體D5的陽極、第六整流二極體D6的陽極連接，第一整流二極體Dl的陰極和第二整流二極體D2的陰極、第三整流二極體D3的陰極連接；LA、LB、LC三相電樞繞組的輸入端連接在一起，LA、LB、LC三相繞組的輸出端分別與第一整流二極體Dl的陽極、第二整流二極體D2的陽極、第三整流二極體D3的陽極連接，第一套勵磁繞組Lfl的一端與第三整流二極體D3的陰極連接，第一套勵磁繞組Lfl的另一端與輸出濾波電容C的一極連接，輸出濾波電容C的另一極與第六整流二極體D6的陽極連接，第二套勵磁繞組Lf2的兩端與直流勵磁電壓源Uf連接；輸出濾波電容C兩端的電壓為輸出直流電壓Udc。第一套勵磁繞組Lfl、輸出濾波電容的C的位置可以交換。橋式整流電路的輸出端線連接第一套勵磁繞組Lfl再連接輸出濾波電容C的情況如圖3所示，第一套勵磁繞組Lfl、輸出濾波電容的C的位置可以交換；即橋式整流電路的兩輸出端分別連接輸出濾波電容C的兩端，輸出濾波電容C的的一端再連接第一套勵磁繞組Lfl的一端；Lfl的另一端與輸出濾波電容C的另一端為輸出直流電壓Udc;參照圖4所示；。整流電路可以是不控整流電路，也可以是可控整流電路。當發電機為外接電氣負載供電時，第一套勵磁繞組的勵磁電流取決於負載電流的大小，起到自勵作用，可顯著降低發電機的電壓調整率，提升發電機輸出功率。第一套勵磁繞組勵磁電流產生的勵磁磁勢與第二套勵磁繞組中勵磁電流產生的勵磁磁勢共同作用，為發電機提供工作磁場。第一套勵磁繞組有輸出濾波作用，有利於提高無刷直流發電機的輸出電壓或輸出電流品質。調節氣隙磁場強弱，只需調節第二套勵磁繞組中的勵磁電流大小，而由於第一套勵磁繞組中勵磁電流產生的磁勢作用，使得第二套勵磁繞組所需外加的勵磁功率小、勵磁損耗低，降低了勵磁控制器容量。可見，本發明所涉及的復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換 雙凸極無刷直流發電機可靠性高、易於控制。本發明可以應用於其它復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換雙凸極無刷直流發電機，如:a.定子齒數為12(6個電樞齒，6個勵磁齒)，轉子極數(分瓣導磁塊數)為5 ;b.定子齒數為12(6個電樞齒，6個勵磁齒)，轉子極數為7 ；c.定子齒數為12(6個電樞齒，6個勵磁齒)，轉子極數為8 ;d.定子齒數為12(6個電樞齒，6個勵磁齒)，轉子極數為10 ；e.定子齒數為12(6個電樞齒，6個勵磁齒)，轉子極數為11 ;f.定子齒數為24(12個電樞齒，12個勵磁齒)，轉子極數為10 ；g.定子齒數為24(12個電樞齒，12個勵磁齒)，轉子極數為14 ;h.定子齒數為24(12個電樞齒，12個勵磁齒)，轉子極數為16 ；1.定子齒數為24(12個電樞齒，12個勵磁齒)，轉子極數為20 ；j.定子齒數為24(12個電樞齒，12個勵磁齒)，轉子極數為22。[0025]上述拓撲中，a、b、e可使電機空載反電勢具有較高的正弦度，但是由於轉子極數為奇數，電機具有不對稱磁拉力；c、d結構不存在轉子不對稱磁拉力,但是反電勢正弦對不如結構a、b、e。f 一 j則可使電機在反電勢正弦的同時，不存在不對稱磁拉力。
權利要求1.一種復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換雙凸極無刷直流發電機，包括有復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換雙凸極電機、橋式整流電路及濾波電容；復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換雙凸極電機包括定子和轉子，定子、轉子均為凸極結構，其中所述定子由定子鐵心1、第一套勵磁繞組2及第二套勵磁3組成，所述轉子裝有轉軸7並且由轉子鐵心5和隔磁襯套6組成，嵌繞電樞繞組4的電樞齒8和嵌繞第一套勵磁繞組2及第二套勵磁3的勵磁齒9交錯設置在定子鐵心I上；定子鐵心I上交錯設置6個電樞齒8和6個勵磁齒9，電樞齒8兩兩相對設置，電樞齒上匝繞電樞繞組4，勵磁齒上匝繞第一套勵磁繞組2和第二套勵磁繞組3，隔磁襯套6與電機軸7相連，扇型轉子鐵心5通過燕尾槽卡在隔磁襯套6中，勵磁繞組和電樞繞組均為集中式繞組在定子齒上，按照圖2所示的布置方式，第一套勵磁繞組Lfl的6個勵磁繞組經一定方式串聯，保證通直流電時，遵循右手定則；第二套勵磁繞組Lf2的6個勵磁繞組經一定方式串聯，保證通直流電時，遵循右手定則；第一套勵磁繞組Lfl勵磁磁鏈方向與對應的第二套勵磁繞組Lf2勵磁磁鏈方向相同或相反:方向相同時，電機工作在增磁狀態；方向相反時，電機工作在弱磁狀態，三相電樞繞組分別為，A、X，B、Y，C、Z ;其中，A、B、C為同名端，相差180°機械角的兩個電樞繞組串聯為一相電樞繞組；其特徵在於:所述的橋式整流電路為第四整流二極體D4和第一整流二極體Dl串聯，第五整流二極體D5和第二整流二極體D2串聯，第六整流二極體D6和第三整流二極體D3串聯，第四整流二極體D4的陽極和第五整流二極體D5的陽極、第六整流二極體D6的陽極連接，第一整流二極體Dl的陰極和第二整流二極體D2的陰極、第三整流二極體D3的陰極連接；LA、LB、LC三相電樞繞組的輸入端連接在一起，LA、LB、LC三相繞組的輸出端分別與第一整流二極體Dl的陽極、第二整流二極體D2的陽極、第三整流二極體D3的陽極連接，第一套勵磁繞組Lfl的一端與第三整流二極體D3的陰極連接，第一套勵磁繞組Lfl的另一端與輸出濾波電容C的一極連接，輸出濾波電容C的另一極與第六整流二極體D6的陽極連接，第二套勵磁繞組Lf2的兩端與直流勵磁電壓源Uf連接；輸出濾波電容C兩端的電壓為輸出直流電壓Udc。
2.按照權利要求1所述的復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換雙凸極無刷直流發電機，其特徵在於:第一套勵磁繞組Lfl、輸出濾波電容的C的位置可以交換；即橋式整流電路的兩輸出端分別線連接輸出濾波電容C的兩端，輸出濾波電容C的的一端再連接第一套勵磁繞組Lfl的一端；Lfl的另一端與輸出濾波電容C的另一端為輸出直流電壓Udc。
3..根據權利要求1所述的復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換雙凸極無刷直流發電機，其特徵在於:所述橋式整流電路為不可控整流電路或者可控整流電路。
4.根據權利要求1所述的復勵雙勵磁繞組分瓣轉子磁通切換雙凸極無刷直流發電機，其特徵在於:定子齒數和轉子極數拓展為:12/5，12/7，12/8，12/10，12/11，24/10，24/14，24/16，24/20，24/22，其中斜槓前面為定子齒數，斜槓後面為分瓣轉子極數。
專利摘要本實用新型公開了一種雙凸極無刷直流發電機，其特徵在於橋式整流電路為二極體D4和二極體D1串聯，二極體D5和二極體D2串聯，二極體D6和二極體D3串聯，二極體D4的陽極和二極體D5的陽極、二極體D6的陽極連接，二極體D1的陰極和二極體D2的陰極、二極體D3的陰極連接；LA、LB、LC三相繞組的輸出端分別與二極體D1的陽極、二極體D2的陽極、第二極體D3的陽極連接，第一套勵磁繞組Lf1的一端與二極體D3的陰極連接，第一套勵磁繞組Lf1的另一端與輸出濾波電容C的一極連接，輸出濾波電容C的另一極與二極體D6的陽極連接，第二套勵磁繞組Lf2的兩端與直流勵磁電壓源Uf連接；輸出濾波電容C兩端的電壓為輸出直流電壓Udc；本實用新型顯著降低發電機的電壓調整率，提升發電機輸出功率。
文檔編號H02K3/28GK203039541SQ20132001323
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月11日 優先權日2013年1月11日
發明者張文昌, 談學超, 劉海鵬, 王勝平, 張軍剛, 於功山, 王懷傑 申請人:濟南吉美樂電源技術有限公司