一种多相电励磁同步电机制造技术

本发明专利技术公开了一种多相电励磁同步电机，包括由导磁材料构成的定子和转子且二者之间有气隙，定子上设有4*m*k*n个定子导磁齿，定子导磁齿上设有集中电枢绕组和集中励磁绕组；其中，每个集中电枢绕组套着相邻两个定子导磁齿，相邻集中电枢绕组共用一个槽；每个集中励磁绕组套着相邻两定子个导磁齿，相邻两个集中励磁绕组共用或间隔一个槽；转子导磁齿的个数为(2*m*k±1)n个；m为电机的相数，n为电机单元数，k为每个电机单元中任意一相电枢绕组串联的集中电枢绕组对数。该电机具有无刷、转子结构简单、相反电势对称且近似正弦、转矩脉动小、定子励磁等特点；可用于城市轨道交通、电动汽车等需要宽调速范围场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种多相电励磁同步电机，属于电机制造

技术介绍
随着新能源技术的发展，电机在风力发电，新能源汽车等领域得到了广泛的应用。直流电机由于电枢电流和励磁电流均可独立调节，因此无论用于电动机时的调速特性，还是作为发电机运行时的输出电压稳定性都是众多电机中最理想的。然而，由于直流电机结构上存在机械电刷和换向器，具有维护不便，可靠性差等缺点，从而限制了其使用范围。交流感应电机结构简单，无需电刷，维护方便，可靠性高，在普通传动领域得到了广泛应用，但是该电机的调速性能不佳。虽然采用矢量控制等变频技术，但是控制复杂，调速性能也比直流电机差。传统的永磁无刷交流和直流电机，近年来得到了较快的发展。但是，其转子上需安装永磁体来进行励磁，永磁体置于电机高速转子，不仅增加了电机的成本，而且永磁体存在受到高温，震动等因素带来的退磁风险。此外，由于采用永磁体，电机的励磁不便调节，高速运行时需要采用弱磁控制技术来实现高速运行，无疑增加了系统的复杂性和成本。近年来，一种电励磁双凸极电机无刷直流电机得到了相关学者的广泛关注，该电机的转子结构简单，仅由导磁材料组成，可靠性高，电枢绕组和励磁绕组均置于定子。然而，研宄表明该电机绕组磁链为单极性，而且存在诸多缺点，如反电势不对称且谐波含量大，输出转矩脉动大，功率密度低等，极大地限制其工程实用性。
技术实现思路
针对现有技术上存在的不足，本专利技术目的是在于提供一种调速性能好、运行可靠、无电刷、电枢绕组和励磁绕组均置于定子且可以单独控制、结构简单和成本低、反电势近似正弦的电励磁同步电机。通过控制直流励磁绕组的电流大小可以控制电机的励磁磁场，从而保证该电机作为电动机运行时具有较宽的恒功率调速范围，而作为发电机在不同速度运行时输出恒定电压。为了实现以上功能，本专利技术提供了一种多相电励磁同步电机，包括定子11和转子10，所述定子11和转子10均由导磁材料构成且二者之间具有气隙，所述定子11上设有定子导磁齿110，定子导磁齿110之间有槽，定子导磁齿110上设有集中电枢绕组111和集中励磁绕组112，上述定子导磁齿110的个数为Ns=4*m*k*n ;其中，定子导磁齿110上依次绕有2*m*k*n个集中电枢绕组111，每个集中电枢绕组111套着相邻的两个定子导磁齿110，相邻的集中电枢绕组111共用一个槽；其余2*m*k*n个槽中依次设置集中励磁绕组112，每个集中励磁绕组112套着相邻的两定子个导磁齿110，相邻两个集中励磁绕组112共用或间隔一个槽；所述转子10由齿槽型导磁材料组成，转子导磁齿的个数为Nr= (2*m*k± I) η ; 其中，m为电机的相数，η和k为正整数，η为电机单元数，k为每个电机单元中任意一相电枢绕组串联的集中电枢绕组111对数。进一步的，当上述每两个集中励磁绕组112共用一个槽时，相邻两集中励磁绕组112产生的磁场方向相反；当每两个集中励磁绕组112间隔一个槽时，集中励磁绕组112产生的磁场方向相同；每个电机单元中的集中励磁绕组112为串联成励磁绕组单元，η个电机单元中的励磁绕组单元串联或并联联接。上述一种多相电励磁同步电机，每个电机单元中任意一相电枢绕组由k对集中电枢绕组111串联组成，从任意一相的第一个集中电枢绕组111起，k个连续放置的集中电枢绕组111为一组且属于同一相，其后依次设置属于相邻相的一组k个集中电枢绕组111，直到所述任意一相中的另一组k个属于k对集中电枢绕组111，再按上述排列方式依次排列，且各电机单元依次设置，直至电机单元全部排列完成；属于同相的2k个集中电枢绕组111形成k对互补集中电枢绕组，其中任意一对集中电枢绕组111中的两集中电枢绕组与转子10的相对位置相差半个转子极距τ s，对应为180度电气角度，二者具有互补特性，η个电机单元中属于同相的集中电枢绕组111并联单独控制，或者串联起来作为一相绕组控制。作为一种优选，当上述的一种多相电励磁同步电机中包含的电机单元数η为偶数时，该电励磁同步电机无单边磁拉力，具有较好的反电势波形质量和较小的转矩波动。作为一种优选，上述集中励磁绕组112和集中电枢绕组111为铜或超导材料。进一步的，上述电励磁同步电机是内转子或外转子结构， 进一步的，上述电励磁同步电机可作电动机或发电机运行。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果: 本专利技术提供的一种多相电励磁同步电机，其电枢绕组和励磁绕组均置于定子且可以单独控制，转子仅由齿槽型导磁材料构成，结构简单、成本低。通过控制直流励磁绕组的电流大小可以控制电机的励磁磁场。作为驱动电机用时，本专利技术特别适合宽调速驱动场合，例如电动汽车驱动电机等需要宽调速范围的应用场合，通过调节励磁电流可以保证该电动机运行时具有较宽的恒功率调速范围；本专利技术还特别适合作为发电机使用，用于风力发电等场合，该电机结构简单，无电刷，转子仅由齿槽型导磁材料组成，结构简单，电枢绕组和励磁绕组均置于定子，通过调节励磁电流的大小，从而达到变速恒压输出以及恒速变压输出特性，提高发电机切入风速范围，提高宽速度范围内的效率，通过控制直流电流的大小即可控制输出转矩，省去力矩限制器。【附图说明】下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明: 图1本专利技术一种多相电励磁同步电机实施例1电机结构示意图； 图2本专利技术一种多相电励磁同步电机实施例2电机结构示意图； 图3本专利技术一种多相电励磁同步电机实施例3电机结构示意图； 图4本专利技术一种多相电励磁同步电机实施例4电机结构示意图； 图5本专利技术一种多相电励磁同步电机实施例5电机结构不意图； 图6本专利技术一种多相电励磁同步电机实施例6电机结构示意图。【具体实施方式】本专利技术提供一种多相电励磁同步电机，为使本专利技术的目的，技术方案及效果更加清楚，明确，以及参照附图并举实例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1 参见图1，本专利技术的一种多相电励磁同步电机，包括定子11和转子10，定子11和转子10都为导磁材料且二者之间具有气隙，定子11上设有导磁齿110，导磁齿110上交替设置集中电枢绕组111和集中励磁绕组112。本实施例电机中，m=3，k=l，n=2，其中，m为电机的相数，η和k为正整数，η为电机单元数，k为每个电机单元中一相电枢绕组串联的集中电枢绕组111对数。即，该电机为三相电机，具有A、B、C三相，包含有2个电机单元，每个电机单元中有k=l对集中电枢绕组。所以定子11导磁齿110的个数为Ns=4*m*k*n=24，导磁齿110依次设有集中电枢绕组111的个数为2*m*k*n=12，每个集中电枢绕组111套着两个导磁齿110，相邻的集中电枢绕组111共用一个槽；其余2*m*k*n=12个槽中依次设置2*m*k*n=12个集中励磁绕组112，每个集中励磁绕组112套着相邻的两个导磁齿110，每两个集中励磁绕组112共用一个槽，相邻两集中励磁绕组112产生的磁场方向相反；定子11中第一电机单元中的励磁绕组串联联接组成第一励磁绕组单元，第一励磁绕组单元和第二励磁绕组单元可串联或并联组成励磁绕组。转子10由齿槽型导磁材料组成，转子导磁齿与定子导磁齿110相对设置，转子导磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多相电励磁同步电机，包括定子（11）和转子（10），所述定子（11）和转子（10）均由导磁材料构成且二者之间具有气隙，所述定子（11）上设有定子导磁齿（110），定子导磁齿（110）之间有槽，定子导磁齿（110）上设有集中电枢绕组（111）和集中励磁绕组（112），其特征在于，所述定子导磁齿（110）的个数为Ns=4*m*k*n；其中，定子导磁齿（110）上依次绕有2*m*k*n个集中电枢绕组（111），每个集中电枢绕组（111）套着相邻的两个定子导磁齿（110），相邻的集中电枢绕组（111）共用一个槽；其余2*m*k*n个槽中依次设置集中励磁绕组（112），每个集中励磁绕组（112）套着相邻的两定子个导磁齿（110），相邻两个集中励磁绕组（112）共用或间隔一个槽；所述转子（10）由齿槽型导磁材料组成，转子导磁齿的个数为Nr=(2*m*k±1)n；其中，m为电机的相数，n和k为正整数，n为电机单元数，k为每个电机单元中任意一相电枢绕组串联的集中电枢绕组（111）对数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹瑞武，金毅，张雁泽，黄文新，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32