一种四相16/18极混合励磁容错磁阻发电机制造技术

本发明专利技术涉及一种四相16/18极混合励磁容错磁阻发电机，包括16/18极的混合励磁容错磁阻和四相不可控全桥整流电路，混合励磁容错磁阻的多个定子极上均设有一套电枢绕组和一套励磁绕组，励磁绕组采用集中非重叠的励磁线圈，通过各个励磁线圈相互串联构成励磁绕组，电枢绕组采用双层集中绕组的电枢线圈，每两个相邻定子极上的电枢线圈通过反向串联形成一个独立的子模块，通过将同一相的独立子模块互相串联可得到一相电枢绕组，定子极之间的槽口中设置有切向充磁的永磁体。与现有技术相比，本发明专利技术具有提高发电机的输出能力和容错能力、减小输出电压波动率和转矩波动率等优点。输出电压波动率和转矩波动率等优点。输出电压波动率和转矩波动率等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种四相16/18极混合励磁容错磁阻发电机


[0001]本专利技术涉及特种电机
，尤其是涉及一种四相16/18极混合励磁容错磁阻发电机。

技术介绍

[0002]目前，随着多电飞机和电动汽车的快速发展，对作为核心元件的发电机的需求不断增加。现有技术的研究较多的是关于电动汽车和多电飞机的发电机，当前已有或处于研究中的发动机类型包括：永磁同步电机、混合励磁磁阻电机、电励磁双凸极电机、开关磁阻电机和可变磁通磁阻电机。由于稀土永磁材料价格不断上升，传统的永磁同步电机的价格也随之上升，并且永磁电机存在气隙磁场调节能力有限且永磁体散热困难会导致永磁体发生不可逆去磁等问题，高性能的磁阻电机成为一个重要研究方向。
[0003]可变磁通磁阻电机是一种典型的电励磁磁阻电机，可变磁通磁阻电机保留了电励磁双凸极电机转子简单的优势，但是每个定子槽都放置直流励磁绕组，具有各相磁路对称，气隙磁场灵活调节，可靠性高，成本低和变速恒压等优势。此外，受益于直流励磁磁场沿着气隙呈对称分布，可变磁通磁阻电机的转子极数可以为奇数，可通过消除相磁链或者相反电势中的偶次谐波来减小转矩脉动。但是，传统的电励磁电机也包括可变磁通磁阻电机，其中由直流励磁电流产生的磁链都是单极性，即每个电枢线圈磁链存在直流偏置，或者称为直流偏置饱和现象。直流偏置饱和现象主要体现在定子铁心中，直流偏置不会参与能量转换，但是会增加定子铁心饱和，增加磁滞损耗，此外还会影响电机的输出功率。
[0004]此外，对于航空或车用发电机而言，容错能力也是非常重要的指标。通常而言，为了提高电机的容错能力，在电机设计过程中一般满足以下要求：1)相与相之间的电磁绝缘；2)限制短路电流；3)相与相之间的温度隔离；4)相与相之间的物理隔离；5)更高的相数。因此，在设计电机时，需要提高电枢绕组的自感，减小电枢绕组互感以及增加相数都能提高电机的容错能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种四相16/18极混合励磁容错磁阻发电机，通过在定子槽口放置切向充磁的永磁体，能够减缓定子铁心的直流偏置饱和来减小铁心损耗，并且提高电机的输出能力；同时通过模块化电枢磁场分布，能增加电枢绕组的相自感来减小短路电流，减小相与相之间的磁耦合来减小故障相对正常相的影响。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种四相16/18极混合励磁容错磁阻发电机，包括16/18极的混合励磁容错磁阻和四相不可控全桥整流电路，所述混合励磁容错磁阻的多个定子极上均设有一套电枢绕组和一套励磁绕组，所述励磁绕组采用集中非重叠的励磁线圈，通过各个励磁线圈相互串联构成励磁绕组，所述电枢绕组采用双层集中绕组的电枢线圈，每两个相邻定子极上的电枢线
圈通过反向串联形成一个独立的子模块，通过将同一相的独立子模块互相串联可得到一相电枢绕组，所述定子极之间的槽口中设置有切向充磁的永磁体。
[0008]所述励磁线圈在相邻定子极上的绕制方向相反，励磁线圈在定子极圆周呈均匀对称分布，使各相磁路对称，能减小转矩波动和整流输出电压脉动。
[0009]所述励磁绕组中施加的是直流电，直流励磁电流产生的磁链都是单极性，即每个电枢线圈磁链存在直流偏置。
[0010]相邻两个所述永磁体的极性相反。
[0011]所述永磁体产生的磁力线的方向与励磁绕组产生的磁力线的方向相反。
[0012]所述电枢绕组的相数为四相。
[0013]进一步地，所述四相电枢绕组的一端引出后设置在一起，作为发电机的负极；另一端分别接在四相不可控全桥整流电路的四个二极管组的中间，作为发电机的正极，构成全桥整流电路。
[0014]所述独立子模块上的两个电枢线圈产生的磁通形成闭合短磁路。
[0015]所述闭合短磁路的路径包括气隙、相邻的两个定子极和相邻的两个转子极。
[0016]所述永磁体通过槽楔和丙烯酸树脂AB胶固定在定子极之间的槽口。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0018]1.本专利技术在定子槽口设有切向充磁的永磁体，永磁体虽然不会直接参与转矩的产生，但是能缓解定子铁心的直流偏置饱和，尤其在高的电流密度下，能够有效提高发电机的输出能力。
[0019]2.本专利技术采用分布励磁结构，能减小输出电压波动率和转矩波动率，并且可通过调节励磁电流来满足电机运行在变速恒压状态。
[0020]3.本专利技术通过将定子极数和转子极数分别确定为16和18，使该电机具有模块化电枢磁场分布，使电枢绕组具有大自感、小互感的特点，从而提高了发电机的容错能力。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的结构示意图。
[0022]图2是本专利技术线圈连接的示意图；
[0023]图3是本专利技术整流电路的示意图；
[0024]图4是本专利技术在励磁电流和永磁体共同激励下的磁链和磁密分布图；
[0025]图5是本专利技术在仅A相电枢绕组激励下的磁链和磁密分布图；
[0026]图6是本专利技术在单相开路故障下开路相的相反电势与在空载下相反电势的对比图；
[0027]图7是本专利技术在单相短路故障发生前后短路相的相电流与相邻相相电流的对比图；
[0028]图8是本专利技术在正常工作时、单相开路时和单相短路时输出电压波形图。
[0029]附图标记：
[0030]1‑
定子极；2
‑
转子极；3
‑
励磁绕组；4
‑
电枢绕组；5
‑
永磁体。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0032]实施例
[0033]如图1所示，一种四相16/18极混合励磁容错磁阻发电机，包括16/18极的混合励磁容错磁阻和四相不可控全桥整流电路，混合励磁容错磁阻的多个定子极1上均设有一套电枢绕组4和一套励磁绕组3，励磁绕组3采用集中非重叠的励磁线圈，通过各个励磁线圈相互串联构成励磁绕组，电枢绕组4采用双层集中绕组的电枢线圈，每两个相邻定子极1上的电枢线圈通过反向串联形成一个独立的子模块，通过将同一相的独立子模块互相串联可得到一相电枢绕组4，定子极1之间的槽口中设置有切向充磁的永磁体5。
[0034]励磁线圈在相邻定子极1上的绕制方向相反，励磁线圈在定子极1圆周呈均匀对称分布，使各相磁路对称，能减小转矩波动和整流输出电压脉动。
[0035]励磁绕组3中施加的是直流电，直流励磁电流产生的磁链都是单极性，即每个电枢线圈磁链存在直流偏置。
[0036]相邻两个永磁体5的极性相反。
[0037]永磁体5产生的磁力线的方向与励磁绕组3产生的磁力线的方向相反。
[0038]电枢绕组的连接方式如图2所示，电枢绕组4的相数为四相，对于A相而言，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四相16/18极混合励磁容错磁阻发电机，其特征在于，包括16/18极的混合励磁容错磁阻和四相不可控全桥整流电路，所述混合励磁容错磁阻的多个定子极(1)上均设有一套电枢绕组(4)和一套励磁绕组(3)，所述励磁绕组(3)采用集中非重叠的励磁线圈，通过各个励磁线圈相互串联构成励磁绕组，所述电枢绕组(4)采用双层集中绕组的电枢线圈，每两个相邻定子极(1)上的电枢线圈通过反向串联形成一个独立的子模块，通过将同一相的独立子模块互相串联可得到一相电枢绕组(4)，所述定子极(1)之间的槽口中设置有切向充磁的永磁体(5)。2.根据权利要求1所述的一种四相16/18极混合励磁容错磁阻发电机，其特征在于，所述励磁线圈在相邻定子极(1)上的绕制方向相反。3.根据权利要求1所述的一种四相16/18极混合励磁容错磁阻发电机，其特征在于，所述励磁绕组(3)中施加的是直流电。4.根据权利要求1所述的一种四相16/18极混合励磁容错磁阻发电机，其特征在于，相邻两个所述永磁体(5)的极性相反。5.根据权利要求1所述的一种四相1...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵耀，滕登晖，李东东，杨帆，陆传扬，赵志博，沈翀，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：