專利名稱：四相雙凸極電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明涉及一種四相雙凸極電機(jī)，屬于雙凸極電機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
雙凸極電機(jī)是一種新型無刷直流電機(jī)，按勵(lì)磁方式分主要有永磁、電勵(lì)磁、混合勵(lì) 磁雙凸極電機(jī)等。雙凸極電機(jī)作為一種低成本、高可靠性的電機(jī)，具有良好的電氣特性，正 在受到廣泛的關(guān)注。永磁雙凸極電機(jī)是上世紀(jì)90年代美國學(xué)者提出的一種新型無刷電機(jī)。該電機(jī)屬 于一種變磁阻電機(jī)，在開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上加裝了高性能永磁體，因此具有功率密 度高、效率高等優(yōu)點(diǎn)。其定子，轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)，由硅鋼片疊制而成，轉(zhuǎn)子上沒有繞組，結(jié) 構(gòu)簡單，可靠性高，適于高速運(yùn)行。電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)(“雙凸極無刷直流發(fā)電機(jī)”，中國發(fā)明專利ZL99114250. 0)以 電勵(lì)磁繞組取代永磁體，使得電機(jī)的勵(lì)磁磁場可以調(diào)節(jié)。作發(fā)電機(jī)工作時(shí)，不需要轉(zhuǎn)子位置 傳感器，調(diào)節(jié)勵(lì)磁繞組電流可調(diào)節(jié)輸出電壓，故障時(shí)可滅磁。作電動(dòng)機(jī)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)寬的調(diào) 速性能?；旌蟿?lì)磁雙凸極電機(jī)是永磁雙凸極電機(jī)和電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的有機(jī)結(jié)合，由永磁 體和勵(lì)磁繞組共同組成勵(lì)磁源，較好的解決了永磁雙凸極電機(jī)磁場調(diào)節(jié)困難和電勵(lì)磁雙凸 極電機(jī)效率低的問題。傳統(tǒng)的雙凸極電機(jī)研究大都集中在三相結(jié)構(gòu)如6/4、12/8等結(jié)構(gòu)，而對(duì)于四相以 及多相結(jié)構(gòu)的雙凸極電機(jī)的研究尚處于起步階段。傳統(tǒng)三相雙凸極電機(jī)定子的極弧系數(shù)為 1/2，定子槽面積較小，導(dǎo)致繞組銅損較大，此缺點(diǎn)在風(fēng)力發(fā)電等大功率場合尤為明顯。改善 策略是把電機(jī)設(shè)計(jì)成極弧系數(shù)為1/4的少齒電機(jī)，以增加定子槽面積，但輸出功率明顯降 低。針對(duì)以上問題，本發(fā)明提出一種定子的極弧系數(shù)為1/3的四相雙凸極電機(jī)，以滿足兆瓦 級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率要求。因此，對(duì)四相雙凸極電機(jī)的結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)給出一個(gè)較明確的說明， 成為本發(fā)明的初衷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在雙凸極電機(jī)基本原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出一種四相雙 凸極電機(jī)，該電機(jī)與對(duì)應(yīng)同尺寸同定子極數(shù)的三相6ηΛη極雙凸極電機(jī)相比，能夠提高功 率密度、降低繞組銅損、加寬調(diào)速范圍以及減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案本發(fā)明四相雙凸極電機(jī)，由同轉(zhuǎn)軸設(shè)置的定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，其特征在于定子上均 布8η個(gè)凸極齒，定子上每隔4個(gè)凸極齒槽內(nèi)嵌繞勵(lì)磁繞組或永磁磁鋼，此外每個(gè)定子的凸 極齒上分別套裝有集中電樞繞組，處于磁場中相同位置的凸極齒上的電樞繞組串聯(lián)構(gòu)成一 相繞組；轉(zhuǎn)子上均布6η個(gè)轉(zhuǎn)子極，其中η為正整數(shù)，η彡1。電機(jī)單元為8/6結(jié)構(gòu)。定子極 距為定子極弧長的3倍，轉(zhuǎn)子極寬等于或大于定子極寬。當(dāng)轉(zhuǎn)子極加寬至極弧系數(shù)也為1/3時(shí)，電機(jī)作發(fā)電機(jī)時(shí)輸出功率最大。所述的四相雙凸極電機(jī)，其特征在于當(dāng)所述四相雙凸極電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)， 電樞繞組輸出經(jīng)過四相半波共陰極整流電路或四相半波共陽極整流電路或全橋整流電路 整流后輸出直流電壓。所述的四相雙凸極電機(jī)，其特征在于當(dāng)所述四相雙凸極電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)， 定子凸極齒上電樞繞組由四相逆變器供電。本發(fā)明的四相雙凸極電機(jī)具有如下有益的特點(diǎn)(1)轉(zhuǎn)子上無任何繞組及永磁體，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，運(yùn)行可靠。(2)當(dāng)四相雙凸極電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，適當(dāng)加大轉(zhuǎn)子極寬或者定子極根部寬 度，都能有效提高輸出功率，此優(yōu)點(diǎn)在兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研制方面有顯著意義。(3)當(dāng)四相雙凸極電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，以單元結(jié)構(gòu)為例，由于8/6結(jié)構(gòu)極數(shù)比 6/4結(jié)構(gòu)多，其輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較小。(4)電樞繞組可以采用三種整流電路拓?fù)洌南喟氩ü碴帢O整流電路，四相半波共 陽極整流電路以及全橋整流電路。(5)四相雙凸極電機(jī)定轉(zhuǎn)子極數(shù)配合靈活，適用于不同功率、轉(zhuǎn)速等場合。(6)與傳統(tǒng)三相雙凸極電機(jī)定子的極弧系數(shù)為1/2相比，四相雙凸極電機(jī)的極弧 系數(shù)為1/3，其定子槽面積相對(duì)增大，有利于減少銅損。


圖1是實(shí)施例四相8/6極永磁雙凸極電機(jī)剖視圖。圖2是實(shí)施例四相8/6極電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)剖視圖。圖3是實(shí)施例轉(zhuǎn)子極弧系數(shù)為1/3時(shí)的四相8/6極電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)剖視圖。圖4是實(shí)施例轉(zhuǎn)子極弧系數(shù)為1/3且定子極根部加寬時(shí)的四相8/6極電勵(lì)磁雙凸 極電機(jī)剖視圖。圖5是四相雙凸極電機(jī)發(fā)電運(yùn)行四相半波共陽極整流電路原理圖。圖6是四相雙凸極電機(jī)發(fā)電運(yùn)行四相半波共陰極整流電路原理圖。圖7是四相雙凸極電機(jī)發(fā)電運(yùn)行四相全橋整流電路原理圖。圖8是四相雙凸極電機(jī)電動(dòng)運(yùn)行逆變主電路原理圖。上述圖中標(biāo)號(hào)名稱列表
權(quán)利要求
1.一種四相雙凸極電機(jī)，由同轉(zhuǎn)軸( 設(shè)置的定子(1)和轉(zhuǎn)子( 構(gòu)成，其特征在于 定子(1)上均布8η個(gè)凸極齒，定子(1)上每隔4個(gè)凸極齒槽內(nèi)嵌繞勵(lì)磁繞組(4)或安放永 磁磁鋼，此外每個(gè)定子(1)的凸極齒上分別套裝有集中電樞繞組(3)，處于磁場中相同位置 的凸極齒上的電樞繞組串聯(lián)構(gòu)成一相繞組 ’轉(zhuǎn)子( 上均布6η個(gè)轉(zhuǎn)子極，其中η為正整數(shù)， η > 1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四相雙凸極電機(jī)，其特征在于定子極距為定子極弧長的3 倍，轉(zhuǎn)子極寬等于或大于定子極寬，當(dāng)轉(zhuǎn)子極加寬至極弧系數(shù)也為1/3時(shí)，電機(jī)作發(fā)電機(jī)時(shí) 輸出功率最大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四相雙凸極電機(jī)，其特征在于當(dāng)所述四相雙凸極電機(jī)作為 發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電樞繞組輸出經(jīng)過四相半波共陰極整流電路或四相半波共陽極整流電路或 全橋整流電路整流后輸出直流電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四相雙凸極電機(jī)，其特征在于當(dāng)所述四相雙凸極電機(jī)作為 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，定子(1)凸極齒上電樞繞組由四相逆變器供電。
全文摘要
一種四相雙凸極電機(jī)，屬雙凸極電機(jī)。本發(fā)明由同轉(zhuǎn)軸設(shè)置的定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子上均布8n個(gè)凸極齒，定子上每隔4個(gè)凸極齒槽內(nèi)嵌繞勵(lì)磁繞組或安放永磁磁鋼，此外每個(gè)定子的凸極齒上分別套裝有集中電樞繞組，處于磁場中相同位置的凸極齒上的電樞繞組串聯(lián)構(gòu)成一相繞組；轉(zhuǎn)子上均布6n個(gè)轉(zhuǎn)子極，其中n為正整數(shù)，n≥1。電機(jī)單元為8/6結(jié)構(gòu)。定子極距為定子極弧長的3倍，轉(zhuǎn)子極寬等于或大于定子極寬。當(dāng)轉(zhuǎn)子極加寬至極弧系數(shù)也為1/3時(shí)，電機(jī)作發(fā)電機(jī)時(shí)輸出功率最大。本發(fā)明與對(duì)應(yīng)同尺寸的三相6n/4n極雙凸極電機(jī)相比，具有更高的功率密度、更小的繞組銅損、更寬的調(diào)速范圍以及更小的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
文檔編號(hào)H02K29/00GK102130564SQ20111006287
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月16日
發(fā)明者嚴(yán)仰光, 張磊, 杭靜宇, 陳志輝 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)