一種低電感低損耗永磁同步電機的製作方法

2023-06-13 18:49:56 3

專利名稱：一種低電感低損耗永磁同步電機的製作方法
技術領域：
本發明ー種低電感低損耗永磁同步電機，涉及ー種新結構的低電感低損耗永磁同步電機的技術領域。
背景技術：
能源問題是21世紀人類所面臨的重大課題之一，在不斷開發新能源的同時，為了更有效地利用現有的能源需要發展先進的節能技術和儲能技術。在儲能技術之中飛輪儲能以能量密度高、功率密度大、能量轉換率高(約90%以上)、使用壽命長、充電時間短、適應各種環境、可重複深度放電，維護簡單，緑色環保等優點具有應用前景廣闊同時也是近年來研究的熱點。其中電動機/發電機是其完成能量轉換的核心部件，也是實現機械能與電能轉換的關鍵。正因為飛輪的上述特點使得飛輪系統對電動/發電機系統要求非常高，需要飛輪電機具有較高的運行速度，較寬的轉速範圍，極低的空載損耗，較高的轉換效率等特點，目前普遍遇到的問題是由於產生電感過高而不利於電機高轉速運行，並因此產生鐵心材料磁飽和從而增大鐵心損耗。

發明內容
為解決現有技術電機由於產生電感過高而不利於電機高轉速運行，並因此產生鐵心材料磁飽和從而增大鐵心損耗，本發明提供一種低電感低損耗永磁同步電機，該電機包括轉軸、永磁轉子、定子、上端蓋、下端蓋、軸承、殼體，其特徵在於所述永磁轉子包括轉子鐵心和永磁體,永磁體包括多個N、S極,所述N、S極交錯排列或同極性相向配置,永磁體置於轉子鐵心表面或內置於轉子鉄心之中，所述定子包括定子鐵心，定子鐵心上徑向纏繞單相或多相定子繞組，定子繞組為環向排列，定子繞組中每相繞組包括一對或多對相鄰的兩個線圈，相鄰的兩個線圈相距為ー個極距且纏繞方向相反。參見圖9說明本發明的工作原理如圖9所示，在考慮將雙線無感線圈拆分開將永磁體置於線圈下，並且假定永磁體向左方運動。若線圈AB及AlBl閉合，則在線圈AB中產生A到B方向的電流，並在鐵心中產生從左向右的磁通(圖中左虛線箭頭)，在線圈AlBl中產生Al到BI方向的電流，並在鐵心中產生從右向左的磁通(圖中右虛線箭頭),若將兩線圈中的B端與BI端相接則在新線圈AAl中電流方向從A到Al，而線圈AAl的總磁通由於互相抵消而大為降低，進而使得線圈AAl電感極低，同時鐵心不會由於線圈AAl中電流增加產生飽和現象，從而降低了鐵心損耗。此時的原理類似於永磁同步電機的發電狀態，因此設計基於此原理上的低電感低鐵耗永磁電機具有可行性。本發明的有益效果是提出一種低電感低損耗永磁同步電機，通過合理配置繞組及設計磁路結構使得電機電樞中由電流產生的磁通量有效的抵消，一方面可以獲得極低的電感使電機更易於高轉速運行；另ー方面可降低鉄心材料磁飽和從而獲得極低的鉄心損耗。本發明提出的方案有助於提高飛輪儲能系統用高轉速，低損耗，高效率電機的性能，對該新結構的低電感低損耗永磁同步電機的研發具有重要的理論價值和現實意義。


圖I是具體實施方式
一的電機的軸向剖視結構示意圖；圖2是具體實施方式
一的電機的沿圖I中A-A方向的剖視結構示意圖；圖3為具體實施方式
一的電機的繞組連接結構示意圖；圖4為具體實施方式
ニ的電機的與圖2同位置的結構示意圖；圖5為具體實施方式
三的的電機的結構示意圖；圖6為實施方式三的電機的B-B方向的剖視結構示意圖；圖7為實施方式三的電機的C-C方向的剖視結構示意圖，圖8為具體實施方式
四的電機的結構示意圖。圖9是本發明的工作原理示意圖。
具體實施例方式下面結合圖I至圖8具體說明本發明的實施方式。
具體實施方式
一如圖I、圖2所不,一種低電感低損耗永磁同步電機,包括轉軸I、永磁轉子2、定子3、上端蓋4、下端蓋5、軸承6、殼體7，其特徵在於所述永磁轉子2包括轉子鐵心21和永磁體22，永磁體22包括多個N、S極，所述N、S極交錯排列或同極性相向配置，永磁體22置於轉子鉄心21表面或內置於轉子鉄心21之中，所述定子3包括定子鐵心31，定子鐵心31上徑向纏繞單相或多相定子繞組32，定子繞組32為環向排列，定子繞組32中每相繞組包括ー對或多對相鄰的兩個線圈，相鄰的兩個線圈相距為ー個極距且纏繞方向相反。定子鐵心31是由矽鋼片疊制而成，定子鐵心31為同心圓環結構，定子鉄心31可以是開槽結構。如圖3所示。當電機作為電動機使用，繞組中通以電流，或者作為發電機使用向負載發出電流時，不同極性下電樞電流在電樞鐵心中產生的磁通方向相反，若不同極性下的線圈具有相同的匝數，則產生的磁通大小相等而方向相反，進而電樞電流在該相繞組中產生的磁通相互抵消，理想情況下電樞電流在電樞鐵心產生的總磁通量為零，可以獲得極低的每相電感。同時在負載變化的情況下電樞鐵心不會由於電流的増加而產生飽和從而有效地降低了定子鐵心的損耗。
具體實施方式
ニ 如圖4所示，本實施方式與實施方式一不同點在於永磁轉子2包括內、外兩個轉子，內轉子包括內轉子鐵心211和內轉子永磁體221，外轉子包括外轉子鐵心212和外轉子永磁體222，內外轉子具有相同的極數，定子3位於內轉子和外轉子之間。定子繞組與實施方式一相同，該實施方式除具有實施方式一的特點外，同時利用定子內層及外層繞組可有效提高電機轉矩。
具體實施方式
三如圖5、圖6、圖7所示，本實施方式與以上實施方式不同點在於轉子鐵心21為圓盤式結構,定子3與轉子2軸向布置,定子鐵心31由娃鋼片卷制而成,定子鉄心31為同心圓環結構。定子鐵心上置有定子繞組32其纏繞方式及排布規則與實施方式一相同。轉子磁場與定子電流相互作用產生轉矩，同時繞組的排布方式使得電機具有極低的電感及較低的鉄心損耗。
具體實施方式
四如圖8所不,本實施方式與實施方式三不同點在於電機永磁轉子2數量為多個，所有永磁轉子2之間軸向連接，每兩個相鄰永磁轉子2之間設置ー個定子3。除左右兩端部處轉子只單面與定子作用，中間轉子分別與其兩邊的定子相互作用，定子繞組的雙邊也同時與兩邊的轉子磁場相互作用，每個單元與實施方式三相同，不同単元軸向連接以滿足不同的功率需求與不同的轉矩需 求，本實施方式同時具備實施方式ー的優點。
權利要求
1.一種低電感低損耗永磁同步電機，包括轉軸(I)、永磁轉子(2)、定子(3)、上端蓋(4)、下端蓋(5)、軸承(6)、殼體(7)，其特徵在於所述永磁轉子(2)包括轉子鐵心(21)和永磁體(22),永磁體(22)包括多個N、S極,所述N、S極交錯排列或同極性相向配置,永磁體(22)置於轉子鉄心(21)表面或內置於轉子鉄心(21)之中，所述定子(3)包括定子鐵心(31)，定子鐵心(31)上徑向纏繞單相或多相定子繞組(32)，定子繞組(32)為環向排列，定子繞組(32)中每相繞組包括ー對或多對相鄰的兩個線圈，相鄰的兩個線圈相距為ー個極距且纏繞方向相反。
2.如權利要求I所述的低電感低損耗永磁同步電機，其特徵在於所述定子鉄心(31)是由矽鋼片疊制而成，定子鐵心(31)為同心圓環結構。
3.如權利要求2所述的低電感低損耗永磁同步電機，其特徵在於所述定子鉄心(31)是開槽結構。
4.如權利要求I所述的低電感低損耗永磁同步電機，其特徵在於所述永磁轉子(2)包括內、外兩個轉子，內轉子包括內轉子鐵心(211)和內轉子永磁體(221)，外轉子包括外轉子鉄心(212)和外轉子永磁體(222)，內外轉子具有相同的極數，定子(3)位於內轉子和外轉子之間。
5.如權利要求I所述的低電感低損耗永磁同步電機，其特徵在於所述轉子鉄心(21)為圓盤式結構，定子(3)與轉子(2)軸向布置,定子鐵心(31)由娃鋼片卷制而成,定子鐵心(31)為同心圓環結構。
6.如權利要求5所述的低電感低損耗永磁同步電機，其特徵在於所述永磁轉子(2)數量為多個，所有永磁轉子(2)之間軸向連接，每兩個相鄰永磁轉子(2)之間設置一個定子(3)。
全文摘要
一種低電感低損耗永磁同步電機，涉及一種新結構的低電感低損耗永磁同步電機的技術領域。為解決現有技術電機由於產生電感過高而不利於電機高轉速運行，並因此產生鐵心材料磁飽和從而增大鐵心損耗。本發明提供一種低電感低損耗永磁同步電機，包括轉軸(1)、永磁轉子(2)、定子(3)、上端蓋(4)、下端蓋(5)、軸承(6)、殼體(7)，永磁轉子(2)包括轉子鐵心(21)和永磁體(22)，定子(3)包括定子鐵心(31)，定子鐵心(31)上徑向纏繞單相或多相定子繞組(32)，定子繞組(32)為環向排列，定子繞組(32)中每相繞組包括一對或多對相鄰的兩個線圈，相鄰的兩個線圈相距為一個極距且纏繞方向相反。本發明可應用於多種不同飛輪儲能場合。
文檔編號H02K3/28GK102801268SQ20121026875
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月31日 優先權日2012年7月31日
發明者裴宇龍, 柴鳳, 倪榮剛, 梁培鑫, 程樹康 申請人:哈爾濱工業大學