[發(fā)明專利]具有單電口和同速逆向雙機械口的永磁同步電機

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810013440.5
• 申請日: 2008-09-27
• 公開（公告）號: CN101359862A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張鳳閣;劉光偉;劉鑫;陳進華
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽工業(yè)大學
• 主分類號: H02K16/02
• 分類號: H02K16/02
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司
• 代理人: 李運萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于水下航行器對轉(zhuǎn)螺旋槳推進系統(tǒng)的電機，特別涉及一種具有單電口和同速逆向雙機械口的永磁同步電機。

背景技術(shù)

目前，公知的水下航行器對轉(zhuǎn)螺旋槳推進電機為雙轉(zhuǎn)子直流電機，該種電機需要兩套電刷和滑環(huán)結(jié)構(gòu)，這使得電機的可靠性降低，機械體積、重量、維護難度和成本增加。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有雙轉(zhuǎn)子直流電機作為水下航行器推行電機的不足，本發(fā)明提供了一種具有單電口和同速逆向雙機械口的永磁同步電機，該電機去省掉了電刷和滑環(huán)裝置，在保證輸出同速異向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的同時實現(xiàn)了無刷化，提高了水下航行器推進系統(tǒng)的整體性能。

本發(fā)明提出的具有單電口和同速逆向雙機械口的永磁同步電機，單電口意旨變頻器僅對一套繞組供電，而雙機械口為電機兩個轉(zhuǎn)子獨立輸出機械功率。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：該永磁同步電機包括定子、內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子、外永磁轉(zhuǎn)子、空心軸、實心軸、定子前端蓋、定子后端蓋、外轉(zhuǎn)子后端蓋、機殼前端蓋、機殼后端蓋、軸承、前軸承端蓋、機殼和外接線孔等。其中實心軸和空心軸同心，實心軸左端由內(nèi)向外依次裝配有內(nèi)轉(zhuǎn)軸前軸承、定子前端蓋、外轉(zhuǎn)軸前軸承、空心軸，機殼軸承，機殼軸承前端蓋，實心軸右端由內(nèi)向外依次裝配有內(nèi)轉(zhuǎn)軸后軸承、定子后端蓋、外轉(zhuǎn)軸后軸承、外轉(zhuǎn)子后端蓋、機殼后端蓋，實心軸中部沿垂直方向由內(nèi)向外依次裝配有內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子、定子、外永磁轉(zhuǎn)子和機殼。內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子固定于實心軸上，定子中間穿有一個連接件，起到緊固定子硅鋼片的作用，該連接件左端固定在定子前端蓋上，右端固定在定子后端蓋上。定子后端蓋靠近軸承處設(shè)置一個外接線孔，通過該孔變頻器向內(nèi)部的定子繞組直接供電，外永磁轉(zhuǎn)子左端與空心軸相連，右端和外轉(zhuǎn)軸后端蓋相連，定子和外永磁轉(zhuǎn)子由于采用了兩端固定的方式，增強電機運行時的機械穩(wěn)定性。

所述電機定子內(nèi)圓壁和外圓壁均勻開槽，嵌放單饋電環(huán)型交叉定子繞組，選取定子內(nèi)側(cè)槽和外側(cè)槽嵌放的繞組中的任意兩相繞組，單饋電環(huán)型交叉定子繞組是從外圓壁槽經(jīng)定子端部繞至內(nèi)圓壁槽，在定子端部交叉互換位置形成單饋電環(huán)型交叉定子繞組。內(nèi)外圓周均勻開徑向槽，嵌放單饋電環(huán)型交叉式三相定子繞組。環(huán)形繞組相比傳統(tǒng)繞組端部較短，尤其是極數(shù)少半徑大的電機，這樣提高了繞組的利用率，減小了端部漏抗，使整個電機的性能得到提?高。選取定子內(nèi)側(cè)槽和外側(cè)槽嵌放的繞組中的任意兩相繞組，在定子端部交叉互換它們位置，使得內(nèi)側(cè)繞組和外側(cè)繞組的相序相反，當通入一組交流電時，可在轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)氣隙和外側(cè)氣隙分別產(chǎn)生同速逆向旋轉(zhuǎn)磁場，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)子逆向旋轉(zhuǎn)，又由于該電機定子兩側(cè)繞組極數(shù)相同，則定子內(nèi)側(cè)氣隙和外側(cè)氣隙磁場旋轉(zhuǎn)速度相同方向相反，所以內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子和外永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度相同方向相反，而且兩個轉(zhuǎn)子所輸出的機械功率也可以是不相同的。內(nèi)外轉(zhuǎn)子采用永磁體面貼式(或插入式)結(jié)構(gòu)，兩個轉(zhuǎn)子的機械輸出采用單端同心式雙軸結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的有益效果是：采用內(nèi)外兩個轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動對轉(zhuǎn)螺旋槳(槳葉傾斜角相反)，這能使得兩個螺旋槳在產(chǎn)生推進力的同時，互相抵消圓周方向產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩，從而有效避免了水下航行器的側(cè)滾現(xiàn)象，保證了航行器的前進姿態(tài)，提高了系統(tǒng)的運行效率。實現(xiàn)了水下航行器對轉(zhuǎn)螺旋槳推進系統(tǒng)用雙轉(zhuǎn)子電機的無刷化，簡化了應(yīng)用于該領(lǐng)域中雙轉(zhuǎn)子直流電機的機械結(jié)構(gòu)，提高了運行的可靠性，當饋入一組三相對稱交流電即可輸出兩個轉(zhuǎn)速相同轉(zhuǎn)向相反的機械轉(zhuǎn)矩，并且通過變頻器可以精確的調(diào)節(jié)雙螺旋槳轉(zhuǎn)動的速度，延續(xù)了該種電機無軸向力矩的優(yōu)點，同時兼具了永磁同步電動機效率高，轉(zhuǎn)矩密度高等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明電機結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明電機定子環(huán)型交叉繞組端部連線示意圖：

圖3為本發(fā)明電機定子單饋電環(huán)型交叉繞組所產(chǎn)生的異向旋轉(zhuǎn)磁場分布圖：

(a)電流相位ωt＝0°時定子單饋電環(huán)型交叉繞組所產(chǎn)生的異向旋轉(zhuǎn)磁場分布圖

(b)電流相位ωt＝30°時定子單饋電環(huán)型交叉繞組所產(chǎn)生的異向旋轉(zhuǎn)磁場分布圖

(c)電流相位ωt＝60°時定子單饋電環(huán)型交叉繞組所產(chǎn)生的異向旋轉(zhuǎn)磁場分布圖

(d)電流相位ωt＝90°時定子單饋電環(huán)型交叉繞組所產(chǎn)生的異向旋轉(zhuǎn)磁場分布圖

(e)電流相位ωt＝120°時定子單饋電環(huán)型交叉繞組所產(chǎn)生的異向旋轉(zhuǎn)磁場分布圖

(f)電流相位ωt＝150°時定子單饋電環(huán)型交叉繞組所產(chǎn)生的異向旋轉(zhuǎn)磁場分布圖