分數(shù)槽集中繞組記憶電機的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及航空技術(shù)領域，尤其涉及一種分數(shù)槽集中繞組記憶電機。
【背景技術(shù)】
[0002]在航空領域，尤其是在無人機與通航領域，航空重油活塞發(fā)動機有著廣闊的前景。由于航空重油活塞發(fā)動機低溫起動性能差，運行過程中振動噪音大，功重比提高困難等原因，制約了航空重油活塞發(fā)動機性能的進一步提升。考慮到起動機和發(fā)電機在工作時間上的非重疊性，以及航空重油活塞發(fā)動機的飛輪體積大、質(zhì)量重，嚴重制約了其功重比的提高，因此可以將起動機、發(fā)電機和慣性飛輪整合成一個電機(ISG飛輪電機)。
[0003]由于航空重油活塞發(fā)動機的固有特點，要求在起動過程中(O—800rpm)，電機能提供較大的扭矩；當發(fā)動機達到穩(wěn)定狀態(tài)以后，電機切換成發(fā)電機狀態(tài)，在寬轉(zhuǎn)速范圍(800—4000rpm)對飛行器上的電氣設備恒壓供電。雖然很多學者做出了很多研究，但傳統(tǒng)的ISG電機還是存在持續(xù)電流增磁/弱磁效率低下，發(fā)電機故障滅磁困難，以及難以綜合兼顧大扭矩、小起動電流、輕電源等問題。后來德國電機學者奧斯托維奇(Ostovic)教授在2001年提出的記憶電機的概念，國內(nèi)外很多學者在此方面做了研究，大多是針對雙凸極記憶電機，研究了記憶電機的各種特性，這具有很好的借鑒意義。
[0004]基于以上【背景技術(shù)】，本發(fā)明結(jié)合了ISG飛輪電機和記憶電機的優(yōu)點，很好地改善了航空重油活塞發(fā)動機的起動性能和發(fā)電性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種分數(shù)槽集中繞組記憶電機，該分數(shù)槽集中繞組記憶電機具有較優(yōu)的磁通密度，且便于在線調(diào)磁，改善了航空重油活塞發(fā)動機的起動性能和發(fā)電性能。
[0006]根據(jù)本發(fā)明實施例的分數(shù)槽集中繞組記憶電機包括:定子，所述定子的外輪廓形成為圓形，所述定子內(nèi)設有多個沿其周向間隔開布置的定子齒，相鄰兩個所述定子齒之間限定出定子槽，相鄰兩個所述定子齒的內(nèi)端相連形成為定子軛部;轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子套設在所述定子的外周，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子飛輪和多個磁極，所述定子槽與所述磁極的個數(shù)比為3:4;轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸插設在所述定子內(nèi)圈;繞組，所述繞組繞設在所述定子上。
[0007]根據(jù)本發(fā)明實施例的分數(shù)槽集中繞組記憶電機，通過將轉(zhuǎn)子設在定子的外周并將槽極比設定為3:4，使得分數(shù)槽集中繞組記憶電機具有較優(yōu)的磁通密度，且便于利用脈沖電流進行在線調(diào)磁，改善了航空重油活塞發(fā)動機的起動性能和發(fā)電性能。
[0008]根據(jù)本發(fā)明實施例的分數(shù)槽集中繞組記憶電機，還具有如下附加技術(shù)特征:
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述磁極包括第一永磁極和第二永磁極，所述第一永磁極和所述第二永磁極沿所述轉(zhuǎn)子飛輪的周向交替分布地設在所述轉(zhuǎn)子飛輪的內(nèi)周壁上。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，相鄰的所述第一永磁極和所述第二永磁極之間設有不導磁介質(zhì)。[0011 ]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，相鄰的所述第一永磁極和所述第二永磁極之間設有弧形空槽，所述弧形空槽內(nèi)填充有所述不導磁介質(zhì)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述不導磁介質(zhì)為空氣。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述轉(zhuǎn)子還包括:隔磁橋，所述隔磁橋設在所述弧形空槽與所述定子之間。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一永磁極為鋁鎳鈷永磁極，所述第二永磁極為釹鐵硼永磁極。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述定子槽為3η個，所述第一永磁極和所述第二永磁極分別為2η個，其中η為正整數(shù)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述繞組為三相電樞繞組。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述分數(shù)槽集中繞組記憶電機在線調(diào)磁過程中輸入兩次脈沖電流。
【附圖說明】
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的分數(shù)槽集中繞組記憶電機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2a是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的鋁鎳鈷永磁極第一次輸入脈沖電流進行在線調(diào)磁的示意圖，不妨假設，初始狀態(tài)鋁鎳鈷永磁極的剩磁密度為零；
[0020]圖2b是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的鋁鎳鈷永磁極第一次脈沖電流調(diào)磁后的示意圖；
[0021]圖2c是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的鋁鎳鈷永磁極第二次輸入脈沖電流進行在線調(diào)磁的示意圖；
[0022]圖2d是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的鋁鎳鈷永磁極兩次脈沖電流調(diào)磁后的調(diào)磁效果示意圖；
[0023]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的分數(shù)槽集中繞組記憶電機增磁運行時脈沖電流和磁通路徑的示意圖；
[0024]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的鋁鎳鈷永磁極一階磁滯回線與氣隙相關(guān)線性圖；
[0025]圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的分數(shù)槽集中繞組記憶電機弱磁運行時脈沖電流和磁通路徑的示意圖；
[0026]圖6a是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的分數(shù)槽集中繞組記憶電機在發(fā)電機運行模式下遇到意外情況，故障滅磁運行，利用脈沖電流對鋁鎳鈷磁鐵反向完全去磁時，脈沖電流和脈沖電流形成的磁通路徑示意圖；
[0027]圖6b是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的分數(shù)槽集中繞組記憶電機利用脈沖電流對鋁鎳鈷磁鐵反向完全去磁，抵消掉釹鐵硼磁動勢，使得氣隙磁通為零時的永磁磁通路徑示意圖；
[0028]圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的分數(shù)槽集中繞組記憶電機與氣缸的安裝示意圖。
[0029]附圖標記:
[0030]分數(shù)槽集中繞組記憶電機100;
[0031 ] 定子10;定子齒11;定子槽12;定子軛部13;
[0032]轉(zhuǎn)子20 ；磁極21 ；轉(zhuǎn)子飛輪22 ；第一永磁極23 ；第二永磁極24 ；隔磁橋25 ；轉(zhuǎn)軸30 ；
[0033]不導磁介質(zhì)50;
[0034]弧形空槽60;
[0035]繞組70;
[0036]脈沖電流80;
[0037]磁通路徑90;
[0038]氣隙d;
[0039]氣缸200。
【具體實施方式】
[0040]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0041]下面結(jié)合附圖具體描述根據(jù)本發(fā)明實施例的分數(shù)槽集中繞組記憶電機100。
[0042]如圖1所示，分數(shù)槽集中繞組記憶電機100大體可以包括:定子10、轉(zhuǎn)子20、轉(zhuǎn)軸30和繞組70。
[0043]具體地，定子10的外輪廓形成為圓形，定子10內(nèi)設有多個沿其周向間隔開布置的定子齒U。相鄰兩個定子齒11之間限定出定子槽12。相鄰兩個定子齒11的內(nèi)端相連形成為定子軛部13。轉(zhuǎn)子20套設在定子10的外周，轉(zhuǎn)子20上包括轉(zhuǎn)子飛輪22和多個磁極21，定子槽12與磁極21的個數(shù)比為3:4，以下簡稱為槽極比。轉(zhuǎn)軸30插設在在定子10內(nèi)圈。繞組70繞設在定子10上。
[0044]發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，槽極比太大，則每個磁極21分配到的定子齒11截面積太大，降低了氣隙d的磁通密度;槽極比太小，則完成所有磁極21的在線均勻調(diào)磁需要更多的循環(huán)。綜合考慮磁通密度與在線調(diào)磁的便利性，槽極比為3/4是較優(yōu)的選擇。
[0045]由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的分數(shù)槽集中繞組記憶電機100，通過將轉(zhuǎn)子20設在定子10的外周并將槽極比設定為3:4，使得分數(shù)槽集中繞組記憶電機100具有較優(yōu)的磁通密度，且便于利用脈沖電流在線調(diào)磁，改善了航空重油活塞發(fā)動機的起動性能和發(fā)電性能。
[0046]在本發(fā)明的一些實施例中，轉(zhuǎn)子20可以包括:第一永磁極23和第二永磁極24。
[0047]具體地，如圖1所不，轉(zhuǎn)子飛輪22設在定子10的外周。第一永磁極23和第二永磁極24沿轉(zhuǎn)子飛輪22的周向交替分布地設在轉(zhuǎn)子飛輪22的內(nèi)周壁上。由于轉(zhuǎn)子飛輪22慣量/質(zhì)量比大，可以取代航空重油活塞發(fā)動機的飛輪22部件，減少航空重油活塞發(fā)動機的質(zhì)量，提高航空重油活塞發(fā)動機的功重比，且可以存儲航空重油活塞發(fā)動機的動能，起到減振作用。
[0048]在本發(fā)明的一些具體實施例中，定子槽為3n個，第一永磁極23和第二永磁極24分別為2n個，其中η為正整數(shù)。例如，定子槽12的個數(shù)可以為6，第一磁極23和第二磁極24的個數(shù)分別為4個，或者定子槽12的個數(shù)可以為9，第一磁極23和第二磁極24的個數(shù)分別為6個?？梢岳斫獾氖牵鲜鰧嵤├齼H是示意性的，并不是對本發(fā)明的限制。
[0049]在本發(fā)明的再一個具體實施例中，相鄰的第一永磁極23和第二永磁極24之間設有不導磁介質(zhì)50。例如，相鄰的第一永磁極23和第二永磁極24之間設有弧形空槽60，弧形空槽60內(nèi)填充有不導磁介質(zhì)50。由此，可以起到隔磁作用，用于改善分數(shù)槽集中繞組記憶電機100的磁路。
[0050]其中，第一永磁極23和第二永磁極24采用內(nèi)置于轉(zhuǎn)子20的內(nèi)圈。例如，在本發(fā)明的一個具體實施例中，定子槽12的個數(shù)為6個，第一永磁極23和第二永磁極24的個數(shù)分別為4個。4個第一永磁極23和4個第二永磁極24交替排列組成串聯(lián)式磁路結(jié)構(gòu)。[0051 ] 可選地，不導磁介質(zhì)50為空氣?？諝饪梢杂行Ц艚^第一永磁極23和第二永磁極24，保證分