專利名稱：分瓣轉(zhuǎn)子并列式混合勵磁磁通切換雙凸極電機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種分瓣轉(zhuǎn)子并列式混合勵磁磁通切換雙凸極電機，適用于變速橫頻發(fā)電領域。
背景技術：
隨著對永磁材料性能的不斷提高和發(fā)展，永磁電機的發(fā)展日新月異，大大提高了電機的功率密度，主要分為轉(zhuǎn)子永磁型和定子永磁型電機。分瓣轉(zhuǎn)子永磁磁通切換雙凸極電機屬于定子永磁型電機，與轉(zhuǎn)子永磁型電機相比，永磁體安裝簡單，散熱方便，轉(zhuǎn)動慣量小，適于高速運行，工作安全系數(shù)高。除此之外，分瓣轉(zhuǎn)子永磁磁通切換雙凸極電機還具有雙極性正弦磁鏈、繞組端部小、銅耗小等優(yōu)點。因此，分瓣轉(zhuǎn)子永磁磁通切換雙凸極電機得到了飛速的發(fā)展。然而除具備上述優(yōu)點外，分瓣轉(zhuǎn)子永磁磁通切換雙凸極電機還具有一般永磁電機共有的缺點:1)定位力矩大。定位力矩是由于齒槽效應造成的能量波動而引起的，為高頻周期性脈動波。對于永磁電機定位力矩大的問題，目前已提出了眾多解決方案，如極對數(shù)匹配、基本參數(shù)優(yōu)化(改變極弧系數(shù)、槽開口寬度、氣隙長度)、斜槽、磁極形狀優(yōu)化、磁極移位、齒配對、輔助齒/槽、過渡圓角、電流諧波補償法等措施，均取得了一定效果。2)磁場調(diào)節(jié)困難。分瓣轉(zhuǎn)子永磁磁通切換雙凸極電機通過調(diào)節(jié)電樞繞組電流以達到調(diào)節(jié)磁場的目的，調(diào)節(jié)范圍有限。為了在保留分瓣轉(zhuǎn)子永磁磁通切換雙凸極電機各項優(yōu)勢的前提下盡可能拓寬其調(diào)磁范圍，以滿足調(diào)速、發(fā)電等場合的要求，深入研究了分瓣轉(zhuǎn)子并列式混合勵磁磁通切換雙凸極電機。
發(fā)明內(nèi)容為解決分瓣轉(zhuǎn)子永磁磁通切換雙凸極電機磁場調(diào)節(jié)困難的問題，本實用新型提出一種分瓣轉(zhuǎn)子并列式混合勵磁磁通切換雙凸極電機。該分瓣轉(zhuǎn)子并列式混合勵磁磁通切換雙凸極電機，包括勵磁繞組、永磁體、電樞繞組、電勵磁部分定子軛、永磁部分定子軛、分瓣轉(zhuǎn)子、隔磁襯套和電機隔磁殼體，其特征在于:電勵磁部分定子軛上交錯設置6個電勵磁部分電樞齒和6個電勵磁部分勵磁齒，電勵磁部分電樞齒與電勵磁部分勵磁齒分別兩兩相對設置，電勵磁部分電樞齒上匝繞電樞繞組，電勵磁部分勵磁齒上匝繞勵磁繞組，永磁部分定子軛上交錯設置6個永磁部分電樞齒和6個永磁部分勵磁齒，永磁部分電樞齒與永磁部分勵磁齒分別兩兩相對設置，永磁部分電樞齒上阻繞電樞繞組，永磁部分勵磁齒上表貼永磁體，隔磁襯套與電機軸相連，分瓣轉(zhuǎn)子通過燕尾槽卡在隔磁襯套中，電勵磁部分定子軛和永磁部分定子軛嵌套在電機隔磁殼體內(nèi)。永磁體沿徑向充磁，相鄰放置的永磁體充磁方向相反。勵磁繞組相串聯(lián)匝繞在電勵磁部分勵磁齒上，采用集中繞組；遵照右手定則，每個勵磁繞組中的通電方向均應與其對應永磁部分勵磁齒上的永磁體的充磁方向相同或相反。電樞繞組阻繞在電勵磁部分與永磁部分對應的電勵磁部分電樞齒和永磁部分電樞齒上分為三相，相對兩個電樞齒上匝繞的電樞繞組反向串聯(lián)組成一相。定轉(zhuǎn)子極數(shù)可以拓展為:12/5、12/7、12/8、12/10、12/11、24/10、24/14、24/16、24/20、24/22，其中斜杠前面為定子極數(shù)，斜杠后面為分瓣轉(zhuǎn)子數(shù)。分瓣轉(zhuǎn)子并列式混合勵磁磁通切換雙凸極電機的調(diào)磁方法,永磁體表貼于永磁部分的6個勵磁齒上,與轉(zhuǎn)子相對,沿徑向充磁,相鄰放置的永磁體充磁方向相反；永磁磁場依次經(jīng)永磁體、定子軛、氣隙、分瓣轉(zhuǎn)子后閉合，電勵磁磁場經(jīng)定子軛、氣隙、分瓣轉(zhuǎn)子后閉合，通過調(diào)節(jié)勵磁繞組電流即可實現(xiàn)寬范圍調(diào)磁。本實用新型通過改變電勵磁部分的勵磁線圈中直流電流大小，即可對電機進行寬范圍的磁場調(diào)節(jié)，以適應變速恒頻發(fā)電的要求。由于采用分瓣轉(zhuǎn)子這一特殊結(jié)構(gòu)，且電樞繞組隔齒繞制，因而隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，電樞繞組中匝鏈的磁鏈進行雙極性變化，且具有短磁路特征，有效減小了電機鐵損；同時該結(jié)構(gòu)對磁路具有一定的約束作用，降低了繞組之間的相互作用，可使相繞組互感自感比降至5%以下，從而使電機本身具有較優(yōu)的容錯性能，提高了電機的可靠性。綜上所述，本實用新型提出的分瓣轉(zhuǎn)子并列式混合勵磁磁通切換雙凸極電機在保有分瓣轉(zhuǎn)子永磁磁通切換雙凸極電機優(yōu)勢的前提下，具有較寬的調(diào)磁范圍和較好的容錯性能，適用于變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)綜向截面示意圖；圖2是本實用新型的電勵磁部分結(jié)構(gòu)截面示意圖；圖3是本實用新型的永磁部分結(jié)構(gòu)截面示意圖。圖中標號名稱:1、勵磁繞組、2、永磁體,3、電樞繞組,4、電勵磁部分定子軛,5、永磁部分定子軛，6、分瓣轉(zhuǎn)子,7、隔磁襯套、8、電機隔磁殼體,9、電勵磁部分電樞齒，10、電勵磁部分勵磁齒，11、永磁部分電樞齒，12、永磁部分勵磁齒，13、電機軸，14、燕尾槽。A1、A2、B1、B2、Cl、C2:電勵磁部分電樞齒及繞在電勵磁部分電樞齒上的電樞線圈；F1、F2、F3、F4、F5、F6:電勵磁部分勵磁齒及繞在電勵磁部分電樞齒上的勵磁線圈；A11、A22、Bll、B22、C11、C22:永磁部分電樞齒及繞在永磁部分電樞齒上的電樞線圈；F11、F22、F33、F44、F55、F66:永磁部分勵磁齒及表貼在上面的永磁體。箭頭方向為永磁體充磁方向。
具體實施方式
如圖所示，一種分瓣轉(zhuǎn)子并列式混合勵磁磁通切換雙凸極電機，包括勵磁繞組1、永磁體2、電樞繞組3、電勵磁部分定子軛4、永磁部分定子軛5、分瓣轉(zhuǎn)子6、隔磁襯套7和電機隔磁殼體8,其特征在于:電勵磁部分定子軛4上交錯設置6個電勵磁部分電樞齒9和6個電勵磁部分勵磁齒10,電勵磁部分電樞齒9與電勵磁部分勵磁齒10分別兩兩相對設置，電勵磁部分電樞齒9上匝繞電樞繞組3，電勵磁部分勵磁齒10上匝繞勵磁繞組1，永磁部分定子軛5上交錯設置6個永磁部分電樞齒11和6個永磁部分勵磁齒12,永磁部分電樞齒11與永磁部分勵磁齒12分別兩兩相對設置，永磁部分電樞齒11上阻繞電樞繞組3,永磁部分勵磁齒12上表貼永磁體2,隔磁襯套7與電機軸13相連,分瓣轉(zhuǎn)子6通過燕尾槽14卡在隔磁襯套7中，電勵磁部分定子軛4和永磁部分定子軛5嵌套在電機隔磁殼體內(nèi)。所述的永磁體2沿徑向充磁，相鄰放置的永磁體充磁方向相反。勵磁繞組I相串聯(lián)匝繞在電勵磁部分勵磁齒10上，采用集中繞組；遵照右手定則，每個勵磁繞組中的通電方向均應與其對應永磁部分勵磁齒12上的永磁體的充磁方向相同或相反。電樞繞組3阻繞在電勵磁部分與永磁部分對應的電勵磁部分電樞齒9和永磁部分電樞齒11上分為三相，相對兩個電樞齒上匝繞的電樞繞組反向串聯(lián)組成一相。定轉(zhuǎn)子極數(shù)拓展為:12/5、12/7、12/8、12/10、12/11、24/10、24/14、24/16、24/20、24/22，其中斜杠前面為定子極數(shù)，斜杠后面為分瓣轉(zhuǎn)子數(shù)。一種基于上述分瓣轉(zhuǎn)子并列式混合勵磁磁通切換雙凸極電機的調(diào)磁方法，其特征在于:永磁體2表貼于永磁部分的6個勵磁齒12上,與轉(zhuǎn)子相對,沿徑向充磁，相鄰放置的永磁體充磁方向相反；永磁磁場依次經(jīng)永磁體、定子軛、氣隙、分瓣轉(zhuǎn)子后閉合，電勵磁磁場經(jīng)定子軛、氣隙、分瓣轉(zhuǎn)子后閉合，通過調(diào)節(jié)勵磁繞組電流即可實現(xiàn)寬范圍調(diào)磁。本實用新型的定子部分由電機隔磁殼體、電勵磁部分定子軛、永磁部分定子軛、永磁體、勵磁繞組和電樞繞組構(gòu)成。如圖2所示，電勵磁部分定子軛和永磁部分定子軛由硅鋼片疊壓而成，各自含有12個齒極，由6個電樞齒和6個勵磁齒交錯排列，電勵磁部分的6個電樞齒和6個勵磁齒分別匝繞電樞繞組和勵磁繞組。如圖3所示，永磁部分的6個電樞齒上匝繞電樞繞組,6個勵磁齒表貼永磁體。6塊永磁體均沿徑向充磁，相鄰放置的兩塊永磁體充磁方向相反，如圖3中箭頭所示，勵磁繞組和電樞繞組均為集中式繞組，電勵磁部分與永磁部分共用一套電樞繞組。6個勵磁繞組經(jīng)一定方式串聯(lián)，保證通直流電時，遵循右手定貝1J，勵磁磁鏈方向與對應的永磁充磁方向相同或相反:方向相同時，電機工作在增磁狀態(tài)；方向相反時，電機工作在弱磁狀態(tài)。永磁磁場經(jīng)永磁體一定子軛一氣隙一分瓣轉(zhuǎn)子閉合，電勵磁磁場經(jīng)定子軛一氣隙一分瓣轉(zhuǎn)子閉合，由于定子軛磁場飽和程度不高，因而改變電勵磁線圈中直流電流大小，即可對電機進行寬范圍的磁場調(diào)節(jié)。6個電樞繞組分為三相，徑向相對的電樞齒上匝繞的電樞繞組經(jīng)反相串聯(lián)形成一相，如線圈Al和A2反相串聯(lián)為A相，線圈BI和B2反相串聯(lián)為B相，線圈Cl和C2反相串聯(lián)為C相。本實用新型的轉(zhuǎn)子部分由電勵磁部分8塊分瓣轉(zhuǎn)子、永磁部分8塊分瓣轉(zhuǎn)子和隔磁襯套構(gòu)成。隔磁襯套與電機轉(zhuǎn)軸相連，分瓣轉(zhuǎn)子經(jīng)燕尾槽卡入隔磁襯套中。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，電樞繞組中匝鏈的磁鏈隨轉(zhuǎn)子位置進行雙極性變化。此外該轉(zhuǎn)子具有約束磁路的作用，不僅有效減短磁通路徑，降低電機鐵損，而且大大弱化了電樞繞組之間的互感，增強了電機的容錯性能。整個轉(zhuǎn)子部分呈圓柱體，可減小轉(zhuǎn)動時的風阻，有利于電機高速運行。本實用新型可以應用于其它分瓣轉(zhuǎn)子并列式混合勵磁磁通切換雙凸極電機，如:a.定子極數(shù)為12出個電樞齒、6個勵磁齒)，轉(zhuǎn)子極數(shù)(分瓣轉(zhuǎn)子塊數(shù))為5;b.定子極數(shù)為12 (6個電樞齒、6個勵磁齒)，轉(zhuǎn)子極數(shù)為7;c.定子極數(shù)為12(6個電樞齒、6個勵磁齒)，轉(zhuǎn)子極數(shù)為8 ;d.定子極數(shù)為12(6個電樞齒、6個勵磁齒)，轉(zhuǎn)子極數(shù)為10 ；e.定子極數(shù)為12(6個電樞齒、6個勵磁齒)，轉(zhuǎn)子極數(shù)為11 ;f.定子極數(shù)為24(12個電樞齒、12個勵磁齒)，轉(zhuǎn)子極數(shù)為10 ；g.定子極數(shù)為24(12個電樞齒、12個勵磁齒)，轉(zhuǎn)子極數(shù)為14 ;h.定子極數(shù)為24(12個電樞齒、12個勵磁齒)，轉(zhuǎn)子極數(shù)為16 ；1.定子極數(shù)為24(12個電樞齒、12個勵磁齒)，轉(zhuǎn)子極數(shù)為20 ;j.定子極數(shù)為24(12個電樞齒、12個勵磁齒)，轉(zhuǎn)子極數(shù)為22。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，但是由于轉(zhuǎn)子極數(shù)為奇數(shù)，電機具有不對稱磁拉力；c、d結(jié)構(gòu)不存在轉(zhuǎn)子不對稱磁拉力,但是反電勢正弦對不如結(jié)構(gòu)a、b、e。h—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1.一種分瓣轉(zhuǎn)子并列式混合勵磁磁通切換雙凸極電機，包括勵磁繞組(I)、永磁體(2)、電樞繞組(3)、電勵磁部分定子軛(4)、永磁部分定子軛(5)、分瓣轉(zhuǎn)子￠)、隔磁襯套(7)和電機隔磁殼體(8)，其特征在于:電勵磁部分定子軛(4)上交錯設置6個電勵磁部分電樞齒(9)和6個電勵磁部分勵磁齒(10),電勵磁部分電樞齒(9)與電勵磁部分勵磁齒(10)分別兩兩相對設置，電勵磁部分電樞齒(9)上匝繞電樞繞組(3)，電勵磁部分勵磁齒(10)上匝繞勵磁繞組(I)，永磁部分定子軛(5)上交錯設置6個永磁部分電樞齒(11)和6個永磁部分勵磁齒(12),永磁部分電樞齒(11)與永磁部分勵磁齒(12)分別兩兩相對設置，永磁部分電樞齒(11)上阻繞電樞繞組(3),永磁部分勵磁齒(12)上表貼永磁體(2),隔磁襯套⑵與電機軸(13)相連，分瓣轉(zhuǎn)子(6)通過燕尾槽(14)卡在隔磁襯套(7)中，電勵磁部分定子軛(4)和永磁部分定子軛(5)嵌套在電機隔磁殼體(8)內(nèi)。
2.根據(jù)權利要求1所述的分瓣轉(zhuǎn)子并列式混合勵磁磁通切換雙凸極電機，其特征在于:所述的永磁體(2)沿徑向充磁，相鄰放置的永磁體充磁方向相反。
3.根據(jù)權利要求1所述的分瓣轉(zhuǎn)子并列式混合勵磁磁通切換雙凸極電機，其特征在于:勵磁繞組(I)相串聯(lián)匝繞在電勵磁部分勵磁齒(10)上，采用集中繞組；遵照右手定則，每個勵磁繞組中的通電方向均應與其對應永磁部分勵磁齒(12)上的永磁體的充磁方向相同或相反。
4.根據(jù)權利要求1所述的分瓣轉(zhuǎn)子并列式混合勵磁磁通切換雙凸極電機，其特征在于:電樞繞組(3)阻繞在電勵磁部分與永磁部分對應的電勵磁部分電樞齒(9)和永磁部分電樞齒(11)上分為三相，相對兩個電樞齒上匝繞的電樞繞組反向串聯(lián)組成一相。
5.根據(jù)權利要求1所述的分瓣轉(zhuǎn)子并列式混合勵磁磁通切換雙凸極電機，其特征在于:定轉(zhuǎn)子極數(shù)拓展為:12/5、 12/7、12/8、12/10、12/11、24/10、24/14、24/16、24/20、24/22，其中斜杠前面為定子極數(shù)，斜杠后面為分瓣轉(zhuǎn)子數(shù)。
專利摘要本實用新型公開了一種分瓣轉(zhuǎn)子并列式混合勵磁磁通切換雙凸極電機，其特征在于電勵磁部分定子軛(4)上交錯設置6個電勵磁部分電樞齒(9)和6個電勵磁部分勵磁齒(10)，電勵磁部分電樞齒(9)與電勵磁部分勵磁齒(10)分別兩兩相對設置，電勵磁部分電樞齒(9)上匝繞電樞繞組(3)，電勵磁部分勵磁齒(10)上匝繞勵磁繞組(1)，永磁部分定子軛(5)上交錯設置6個永磁部分電樞齒(11)和6個永磁部分勵磁齒(12)，永磁部分電樞齒(11)與永磁部分勵磁齒(12)分別兩兩相對設置，永磁部分電樞齒(11)上匝繞電樞繞組(3)，永磁部分勵磁齒(12)上表貼永磁體(2)，隔磁襯套(7)與電機軸(13)相連，分瓣轉(zhuǎn)子(6)通過燕尾槽(14)卡在隔磁襯套(7)中，電勵磁部分定子軛(4)和永磁部分定子軛(5)嵌套在電機隔磁殼體(8)內(nèi)。
文檔編號H02K1/14GK203039542SQ20132001833
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權日2013年1月15日
發(fā)明者張文昌, 劉海鵬, 王勝平, 于功山, 張瑞英, 張軍剛, 談學超, 王懷杰, 陳愛偉 申請人:濟南吉美樂電源技術有限公司