專利名稱：復合轉子無刷雙饋交流電機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及交流電機，特別是涉及一種復合轉子無刷雙饋交流電機。
背景技術：
現(xiàn)有的單電機無刷雙饋交流電機，電機定子鐵心上嵌放兩套不同極數(shù)的繞組，分別用作功率繞組和控制繞組，轉子則主要有繞線轉子(包括單層同心式短路繞組和雙層分布短距繞組)和磁阻轉子(包括軸向或徑向疊片磁阻轉子以及具有齒槽的凸極磁阻轉子) 結構。上述繞線轉子無刷雙饋電機的優(yōu)點是轉子制造工藝與傳統(tǒng)繞線轉子感應電機相似，便于加工制造，缺點是轉子繞組損耗較大，用料較多。軸向疊片和徑向疊片磁阻轉子無刷雙饋電機的優(yōu)點是轉子結構對于定子繞組電流產生的磁場調制效果較好，轉子損耗較小，缺點是制造工藝復雜，不僅成本較高，而且難以用于大型無刷雙饋電機的轉子加工制造。僅在轉子鐵心上開槽的凸極磁阻轉子具有結構簡單和成本低廉的優(yōu)點，然而其結構對于定子繞組電流產生磁場的調制效果欠佳，致使無刷雙饋電機的性能較差。因此，需要尋求一種便于加工制造而又性能良好的無刷雙饋電機的新型轉子結構。

實用新型內容本實用新型的目的是克服上述缺陷，提供一種電機的機電能量轉換效率高，結構簡單，成本低廉和易于加工的復合轉子無刷雙饋交流電機。本實用新型提供一種復合轉子無刷雙饋交流電機，包括定子、轉子、轉軸和控制器，所述定子設有功率繞組和控制繞組，所述功率繞組與供電電源相連接，所述控制繞組經(jīng)過所述控制器與供電源連接；其中所述功率繞組的極數(shù)為2p，所述控制繞組的極數(shù)為2q， 且2p > 2q+2 ；所述轉子為無滑環(huán)電刷結構的復合轉子，包括轉子鐵心和隔磁套筒，所述轉軸采用導磁材料制成，所述隔磁套筒采用非導磁材料制成，所述隔磁套筒安裝在所述轉子鐵心與所述轉軸之間，所述轉子鐵心的外緣上均布有P+q個倒梯形槽，每兩個相鄰所述倒梯形槽之間的中間位置設有徑向的開口槽，每個所述倒梯形槽與所述開口槽之間設有至少一個徑向的窄槽，所述窄槽的深度介于所述倒梯形槽的深度與所述開口槽的深度之間。本實用新型復合轉子無刷雙饋交流電機，其中所述轉子還包括一籠型短路繞組， 所述籠型短路繞組設有P+q個采用非導磁材料制成的導條和2個端環(huán)，所述開口槽的端部具有半開口，所述導條分別置于所述開口槽中，2個所述端環(huán)位于所述轉子鐵心兩側并在安裝后與各所述導條焊接在一起。本實用新型復合轉子無刷雙饋交流電機，其中所述倒梯形槽頂部寬度與所述轉子鐵心齒部的外圓弧長之比為0. 4 0. 6，所述倒梯形槽的深度為所述轉子鐵心齒部寬度的 1/2。本實用新型復合轉子無刷雙饋交流電機，其中所述轉子鐵心每個齒部上的窄槽為 1個，位于所述倒梯形槽與所述開口槽之間的中間位置。[0009]本實用新型復合轉子無刷雙饋交流電機，其中所述窄槽的里端設有與其連通的拐向所述倒梯形槽的切向的拐槽。本實用新型復合轉子無刷雙饋交流電機，其中兩個所述窄槽之間設有一個與所述轉軸同軸的弧形窄槽。本實用新型復合轉子無刷雙饋交流電機，其中采用非導磁材料制成的所述轉軸替換為導磁材料制成的轉軸，所述轉子鐵心直接安裝在所述非導磁材料制成的轉軸上。本實用新型復合轉子無刷雙饋交流電機，其中所述轉子采用電工鋼片疊壓而成， 所述導條和所述端環(huán)采用銅材制成。本實用新型的有益效果是通過在轉子上設置導條和端環(huán)，不僅發(fā)揮了磁阻對轉子磁通的導向作用，而且利用低阻抗閉合電路對于穿越磁通的阻止作用，最大限度地發(fā)揮了轉子磁路和轉子電路結構對于定子2p極功率繞組和2q極控制繞組電流產生磁場的調制作用，不僅增加了機電能量轉換效率和提高了電機的性能，而且結構簡單、成本低廉和易于加工，從而提高了無刷雙饋電機的性能價格比。

圖1為本實用新型復合轉子無刷雙饋交流電機的結構示意圖；圖2為定子繞組的接線圖；圖3為本實用新型復合轉子無刷雙饋交流電機一種轉子結構示意圖；圖4為本實用新型復合轉子無刷雙饋交流電機另一種轉子結構示意圖；圖5為本實用新型復合轉子無刷雙饋交流電機第三種轉子結構示意圖；圖6為本實用新型復合轉子無刷雙饋交流電機第四種轉子結構示意圖；圖7為本實用新型復合轉子無刷雙饋交流電機第五種轉子結構示意圖；圖8為籠型短路繞組的結構示意圖。
具體實施方式
為進一步闡述本實用新型，下面結合實施例對本實用新型復合轉子無刷雙饋交流電機做更詳細的說明。圖1為本實用新型復合轉子無刷雙饋交流電機示意圖，其中1為電機定子，2為轉子，3為控制器，4為交流電源。在電機定子1中的鐵心槽中放置了 2套獨立的對稱繞組，功率繞組出線端子用Al，Bi，Cl表示，控制繞組出線端子用A2，B2, C2表示。繞組的連接關系為功率繞組的出線端子Al，Bi, Cl與交流電源4相連接，控制繞組的出線端子A2，B2, C2 通過控制器3與交流電源4相連接。圖2為本實用新型復合轉子無刷雙饋交流電機定子繞組結構示意圖。功率繞組具有2p個極，控制繞組具有2q個極，功率繞組和控制繞組的極數(shù)不相等，而且需滿足下述關系2p > 2q+2。具有不同極數(shù)的控制繞組與功率繞組之間，不能直接進行電磁耦合和能量傳輸，需要通過轉子的磁場調制作用，方可實現(xiàn)電機的機電能量轉換。功率繞組的作用是傳輸電能，而控制繞組的作用是控制電機的運行狀態(tài)和參數(shù)。轉子2為無滑環(huán)電刷結構的復合轉子，結構如圖3所示，包括轉子鐵心5、隔磁套筒 10、轉軸9和一籠型短路繞組。轉子鐵心5由具有良好導磁性能的電工鋼片疊壓而成。轉軸9采用導磁材料制成，用以支撐轉子2和傳遞扭矩。隔磁套筒10用非導磁材料制成，安裝在轉子鐵心5與轉軸9之間，隔磁套筒10的作用是不允許磁通經(jīng)過轉軸9穿越轉子鐵心 5。轉子鐵心5的外緣上均布有p+q個倒梯形槽6，倒梯形槽6頂部寬度與轉子鐵心5齒部的外圓弧長之比為0. 4 0. 6，倒梯形槽6的深度為轉子鐵心5齒部寬度的1/2。倒梯形槽 6的作用是利用磁阻效應對定子2p極功率繞組和2q極控制繞組電流產生磁場的調制作用， 形成p+q個對稱的轉子磁路。每兩個相鄰倒梯形槽6之間的中間位置設有徑向的開口槽13，每個倒梯形槽6與開口槽13之間設有1個徑向的窄槽8，位于倒梯形槽6與開口槽13之間的中間位置。窄槽 8的深度介于倒梯形槽6的深度和開口槽13的深度之間。窄槽8用于轉子磁通的導向，使磁通按照最佳路徑通過轉子2。倒梯形槽6與開口槽13之間的窄槽8數(shù)目可以多于1個， 窄槽8數(shù)目的增加有利于對于轉子磁通路徑的導向作用。如圖4所示，籠型短路繞組設有p+q個采用非導磁的良好導電材料例如銅制成的導條7和2個端環(huán)15。開口槽13的端部具有半開口 14，導條7分別置于開口槽13中。結合圖8，2個端環(huán)15位于轉子鐵心5兩側并在安裝后與各導條7分別焊接在一起?；\型短路繞組的作用是只允許磁通在兩個導條7之間進出轉子鐵心5，如果有磁通跨越某導條7， 則在該導條7中感生電動勢和電流，用以產生阻止磁通跨越該導條7的反向磁通。本實用新型中復合轉子不限于圖3和圖4所示結構形式，圖5、圖6和圖7為本實用新型復合轉子無刷雙饋交流電機的其它結構示意圖。圖5所示的復合轉子結構，窄槽8的里端設有與其連通的拐向倒梯形槽6的切向的拐槽16，以增強其對于轉子磁通的導向作用。圖6所示的復合轉子結構，兩個窄槽8之間設有與轉軸9同軸的弧形窄槽12，同樣可以達到對于轉子磁通路徑的導向作用。圖3所示的復合轉子結構沒有采用導條，結構簡單便于制造，但只采用開口槽13 的性能不如增加導條后的性能好。圖7為采用非導磁材料制成的轉軸11的復合轉子結構，由于轉軸11材料的非導磁性能，磁通難以進入該轉軸，故不用另外設置隔磁套筒。對于圖3、圖4、圖5和圖6所示的復合轉子結構，同樣可以采用非導磁材料制成的轉軸11而不再設置專門的隔磁套筒10。復合轉子的作用是對具有不同極數(shù)的定子功率繞組和控制繞組電流產生的磁場進行調制，產生所需要的旋轉磁場實現(xiàn)機電能量轉換。以上的實施例僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本實用新型的技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本實用新型的權利要求書確定的保護范圍內。
權利要求1.一種復合轉子無刷雙饋交流電機，包括定子(1)、轉子O)、轉軸(9)和控制器(3)， 所述定子(1)設有功率繞組和控制繞組，所述功率繞組與供電電源(4)相連接，所述控制繞組經(jīng)過所述控制器C3)與供電源(4)連接；其特征在于其中所述功率繞組的極數(shù)為2p，所述控制繞組的極數(shù)為2q，且2p > 2q+2 ；所述轉子( 為無滑環(huán)電刷結構的復合轉子，包括轉子鐵心( 和隔磁套筒(10)，所述轉軸(9)采用導磁材料制成，所述隔磁套筒(10)采用非導磁材料制成，所述隔磁套筒(10)安裝在所述轉子鐵心( 與所述轉軸(9)之間，所述轉子鐵心( 的外緣上均布有P+q個倒梯形槽(6)，每兩個相鄰所述倒梯形槽(6)之間的中間位置設有徑向的開口槽(13)，每個所述倒梯形槽(6)與所述開口槽(13)之間設有至少一個徑向的窄槽(8)，所述窄槽(8)的深度介于所述倒梯形槽(6)的深度與所述開口槽(13) 的深度之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的復合轉子無刷雙饋交流電機，其特征在于其中所述轉子(2) 還包括一籠型短路繞組，所述籠型短路繞組設有P+q個采用非導磁材料制成的導條(7)和 2個端環(huán)(15)，所述開口槽(13)的端部具有半開口(14)，所述導條(7)分別置于所述開口槽(13)中，2個所述端環(huán)(15)位于所述轉子鐵心(5)兩側并在安裝后與各所述導條(7)焊接在一起。
3.根據(jù)權利要求2所述的復合轉子無刷雙饋交流電機，其特征在于其中所述倒梯形槽(6)頂部寬度與所述轉子鐵心( 齒部的外圓弧長之比為0. 4 0. 6，所述倒梯形槽(6) 的深度為所述轉子鐵心( 齒部寬度的1/2。
4.根據(jù)權利要求3所述的復合轉子無刷雙饋交流電機，其特征在于其中所述轉子鐵心(5)每個齒部上的所述窄槽(8)為1個，位于所述倒梯形槽(6)與所述開口槽(1 之間的中間位置。
5.根據(jù)權利要求4所述的復合轉子無刷雙饋交流電機，其特征在于其中所述窄槽(8) 的里端設有與其連通的拐向所述倒梯形槽㈩)的切向的拐槽(16)。
6.根據(jù)權利要求4所述的復合轉子無刷雙饋交流電機，其特征在于其中兩個所述窄槽(8)之間設有一個與所述轉軸(9)同軸的弧形窄槽(12)。
7.根據(jù)權利要求1-6中任一所述的復合轉子無刷雙饋交流電機，其特征在于其中采用導磁材料制成的所述轉軸(9)替換為非導磁材料制成的轉軸(11)，所述轉子鐵心(5)直接安裝在所述非導磁材料制成的轉軸(11)上。
8.根據(jù)權利要求7所述的復合轉子無刷雙饋交流電機，其特征在于其中所述轉子(2) 采用電工鋼片疊壓而成，所述導條(7)和所述端環(huán)(1 采用銅材制成。
專利摘要本實用新型復合轉子無刷雙饋交流電機，包括定子、轉子、轉軸和控制器，定子的功率繞組與電源相連接，控制繞組經(jīng)過控制器與電源連接。功率繞組和控制繞組的極數(shù)分別為2p和2q，且2p＞2q+2。轉子包括轉子鐵心和隔磁套筒，轉軸采用導磁材料制成，隔磁套筒采用非導磁材料制成，隔磁套筒安裝在轉子鐵心與轉軸之間。轉子鐵心的外緣上均布有p+q個倒梯形槽，每兩個相鄰倒梯形槽之間設有徑向的開口槽，每個倒梯形槽與開口槽之間設有徑向的窄槽。其中由導磁材料制成的轉軸可以替換為非導磁材料制成的轉軸，同時取消隔磁套筒。本實用新型的有益效果是提高了電機的機電能量轉換效率和性能，結構簡單，成本低廉和易于加工，提高了無刷雙饋電機的性能價格比。
文檔編號H02K1/22GK201966773SQ20112002587
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權日2011年1月26日
發(fā)明者張岳, 王鳳翔 申請人:廣東華拿東方能源有限公司