双定子混合励磁交替极无刷双馈电机制造技术

本发明专利技术公开了一种双定子混合励磁交替极无刷双馈电机，包括外定子、内定子和转子，外定子上布置有极对数为p

【技术实现步骤摘要】
双定子混合励磁交替极无刷双馈电机


[0001]本专利技术涉及电机
，具体涉及一种双定子混合励磁交替极无刷双馈电机。

技术介绍

[0002]交流励磁无刷双馈电机适用于变速恒频发电和变频调速系统，其特点是系统运行所需变频器容量小、运行可靠。
[0003]现有的无刷双馈电机，根据电机转子结构可以分为三类，即磁阻式、笼型和绕线式。笼型和绕线式无刷双馈电机转子由于存在笼条或者绕线，使得转子侧损耗增加，电机的效率偏低；磁阻式转子无刷双馈电机效率相对较高，但其磁动势谐波含量较大，功率密度偏低，电机性能难以达到工业应用的要求。
[0004]永磁电机具有高效率、高功率密度以及结构简单等诸多优点，已广泛地应用于航空航天、家用电器、风力发电和电动汽车等领域。然而，永磁电机存在气隙磁场难以调节的缺点，为了有效解决这一问题，诸多专家学者在永磁电机的基础上提出了一种电励磁磁动势对气隙磁场起辅助调节作用的混合励磁电机，但现有的部分混合励磁电机存在电刷结构，导致电机的可靠性较低，同时结构上还存在永磁体用量偏多的问题，由于稀土材料价格较高，会使得电机制造和后期维护成本较高，不利于该类电机的大规模推广和使用。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了双定子混合励磁交替极无刷双馈电机，解决了可靠性问题，降低了电机成本，提高了功率密度和效率。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种双定子混合励磁交替极无刷双馈电机，包括：
[0007]外定子、内定子和转子，所述外定子上布置有极对数为p
p
的功率绕组，内定子上布置有极对数为p
c
的控制绕组，所述外定子上设置有一套功率绕组；所述内定子上设置有一套控制绕组，所述功率绕组与控制绕组极对数满足p
p
＝3p
c
，2p
c
个永磁体嵌入在转子内部，且永磁体的厚度与转子厚度相同；所述转子上的永磁体为单一极性，所述内、外定子两套绕组产生磁场的转速与转子转速间满足60f
p
/p
p
＝60f
c
/p
c
＝n，即内、外定子两套绕组的频率满足f
p
＝3f
c
。
[0008]进一步的，所述控制绕组合成的磁场方向正对铁磁磁极轴线，通过改变控制绕组励磁的大小来调节气隙磁场。
[0009]所述永磁体通过嵌入方式间隔安装在转子内部，且对外显示同一极性，相邻两永磁体间圆周占比与小铁磁磁极的机械角度为180
°
/p
p
。
[0010]所述外定子槽与内定子槽的槽数相等或不相等。
[0011]所述永磁体的个数与控制绕组极数相同，均为2p
c
，所述转子采用轴向叠片，转子侧无电刷装置，可靠性高。
[0012]本专利技术的优点在于：本申请采用永磁体嵌入在转子内部，对外显示同一极性(均为
N或S)，相邻两永磁体间圆周占比较小铁磁磁极的机械角度为180
°
/p
p
，永磁体厚度与转子厚度相同，且永磁体的个数与控制绕组极数相同，均为2p
c
；转子采用轴向叠片；转子侧无电刷装置，可靠性高。该电机结合了永磁电机高效率和交替极电机高永磁体利用率的优点，同时还可以通过改变控制绕组的励磁大小来调节电机的气隙磁场，从而提高电机的调压范围，并且便于加工，永磁体用量少，制造成本较低。
附图说明
[0013]图1为本专利技术新提出的双定子混合励磁交替极无刷双馈电机的结构图；
[0014]图2为本专利技术当外定子槽数为36槽时，无刷双馈电机外定子结构图；
[0015]图3为本专利技术当内定子槽数为24时，无刷双馈电机内定子结构图；
[0016]图4为本专利技术当功率绕组极对数为3、控制绕组极对数为1时，无刷双馈电机转子结构图；
[0017]图5为本专利技术新提出的双定子混合励磁交替极无刷双馈电机在某一时刻的磁力线分布；
[0018]图6为转子转速n＝1000rpm时，电机在某一负载下，功率绕组输出电压的波形图及其傅里叶分析；
[0019]图7为转子转速n＝1000rpm时，保持电机负载不变，功率绕组输出电压与控制绕组励磁电流之间的关系。
具体实施方式
[0020]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0021]图1为本专利技术新提出的永磁双定子无刷双馈电机，包括外定子铁心1、内定子铁心2，外定子铁心1上布置有极对数为p
p
的功率绕组4，内定子铁心上布置有极对数为p
c
的控制绕组5，功率绕组4中通过电流的频率为f
p
，控制绕组5中通过电流的频率为f
c
；转子转速为n，外定子上设置有一套功率绕组4；内定子上设置有一套控制绕组5；定子两套绕组极对数满足p
p
＝3p
c
；2p
c
个永磁体嵌入在转子内部，且永磁体的厚度与转子厚度相同；转子上的永磁体为单一极性；内、外定子两套绕组产生磁场的转速与转子转速间满足60f
p
/p
p
＝60f
c
/p
c
＝n，即内、外定子两套绕组的频率满足f
p
＝3f
c
。
[0022]功率绕组出线端直接与工频电网相连，控制绕组出线端通过变频器与工频电网相连；永磁体嵌入在转子内部，对外显示同一极性(均为N或S)，相邻两永磁体间圆周占比较小铁磁磁极的机械角度为180
°
/p
p
，永磁体厚度与转子厚度相同，且永磁体的个数与控制绕组极数相同，均为2p
c
；本专利技术的转子采用轴向叠片，转子侧无电刷装置，可靠性高。
[0023]本实施例中选取一台外定子绕组极对数为p
p
＝3的无刷双馈电机，选取内定子绕组极对数为p
c
＝1，实施例中选取外定子槽数为36，其结构如图2所示；选取内定子槽数为24，其结构如图3所示。转子介于内、外定子之间，永磁体采用径向充磁，永磁体个数与控制绕组极数相同均为2，永磁体厚度与转子厚度相同，转子结构如图4所示。
[0024]由于内、外定子上两套绕组极对数不同，不能直接实现耦合，需通过控制绕组和转
子共同作用产生功率绕组所需极对数的磁场。当转子转速为n＝1000rpm时，控制绕组需产生相同转速的磁场，才能保持合成磁场恒定，从而稳定的实现机电能量转换，因此控制绕组励磁电流的频率满足f
c
＝p
c
n/60＝50/3Hz，功率绕组输出频率满足f
p...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双定子混合励磁交替极无刷双馈电机，包括外定子、内定子和转子，所述外定子上布置有极对数为p
p
的功率绕组，内定子上布置有极对数为p
c
的控制绕组，所述外定子上设置有一套功率绕组；所述内定子上设置有一套控制绕组，其特征在于，所述功率绕组与控制绕组极对数满足p
p
＝3p
c
，2p
c
个永磁体嵌入在转子内部，且永磁体的厚度与转子厚度相同；所述转子上的永磁体为单一极性，所述内、外定子两套绕组产生磁场的转速与转子转速间满足60f
p
/p
p
＝60f
c
/p
c
＝n，即内、外定子两套绕组的频率满足f
p
＝3f
...

【专利技术属性】
技术研发人员：任泰安，张雪男，吴霞，田杰，卓文伟，张运福，
申请(专利权)人：安徽中车瑞达电气有限公司，
类型：发明
国别省市：