[實(shí)用新型]一種徑向磁場(chǎng)的無刷雙饋雙機(jī)械端口電機(jī)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820193574.5
• 申請(qǐng)日: 2008-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN201323515Y
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬山明;黃聲華;陳驍;龐珽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K16/02
• 分類號(hào): H02K16/02;H02K1/27;H02K3/28;H02K11/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心
• 代理人: 曹葆青

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于交流電機(jī)及其控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙轉(zhuǎn)子無電刷饋電的雙機(jī)械端口電機(jī)。

背景技術(shù)

交流電機(jī)調(diào)速方法包括變極調(diào)速和變頻調(diào)速，除此之外，交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)還可以變轉(zhuǎn)差調(diào)速。變極調(diào)速不能連續(xù)調(diào)速，應(yīng)用范圍有限。變頻調(diào)速需要使用和電機(jī)同容量的變頻器，成本高。變轉(zhuǎn)差調(diào)速又分為耗能型和回饋型變轉(zhuǎn)差調(diào)速，前者調(diào)速時(shí)的耗能很大，運(yùn)行效率低，使用范圍也有限；后者可以將電機(jī)調(diào)速時(shí)的轉(zhuǎn)差能量回送電源，運(yùn)行效率高，如串極調(diào)速和雙饋調(diào)速系統(tǒng)。

目前雙饋調(diào)速交流感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子上有一套三相繞組，通過集電環(huán)和電刷將轉(zhuǎn)子三相繞組與電能變換器連接，并通過電能變換器與交流電網(wǎng)交換能量，調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。為了消除集電環(huán)和電刷之間的磨損和運(yùn)行的不可靠性，20世紀(jì)初Hunt提出原型自級(jí)聯(lián)電機(jī)，并于70年代由Broadway等人改進(jìn)成為無刷雙饋電機(jī)；Wallace?Alan?K于1994年設(shè)計(jì)一種無刷雙饋電機(jī)，見Wallace?Alan?K，A?Design?Procedure?For?the?Brushless?Doubly-Fed?MachineAdjustable?Speed?Drive.ICEM，1994，該電機(jī)定子上有功率繞組和控制繞組，通過能量變換器調(diào)節(jié)控制繞組與交流電網(wǎng)之間的能量流動(dòng)，達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。這種電機(jī)只有一個(gè)機(jī)械端口，原動(dòng)機(jī)不能直接傳遞能量到負(fù)載。

上世紀(jì)90年代，瑞典皇家工學(xué)院的Nordlund等人提出一種雙機(jī)械端口電機(jī)，于2005年發(fā)表論文，見E.Nordlund，The?Four-Quadrant?TransducerSystem?for?Hybrid?Electric?Vehicles.Doctor’s?thesis，Royal?Institute?ofTechnology，Stockholm，May，2005，ISBN?91-7178-057-2，ISSN?1650-674X。該電機(jī)有兩個(gè)轉(zhuǎn)子，一個(gè)轉(zhuǎn)子(內(nèi)轉(zhuǎn)子)與原動(dòng)機(jī)相聯(lián)，另一個(gè)轉(zhuǎn)子(外轉(zhuǎn)子)與負(fù)載相聯(lián)，原動(dòng)機(jī)可以直接傳遞機(jī)械能到負(fù)載，調(diào)節(jié)電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子和定子之間的能量流動(dòng)，可以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，這種電機(jī)能量變化靈活多樣，而且電能變換器的容量通常也可以不用達(dá)到系統(tǒng)總的容量，降低了電能變換器的成本。但這種電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組需要通過集電環(huán)和電刷引出電流，造成電機(jī)運(yùn)行效率下降、可靠性降低以及經(jīng)常需要對(duì)電刷等部件進(jìn)行維護(hù)等弊端。

中國(guó)專利ZL?200720087223.1公布了一種無刷雙機(jī)械端口電機(jī)，該技術(shù)方案提出一種內(nèi)轉(zhuǎn)子上有兩套繞組，外轉(zhuǎn)子上內(nèi)外側(cè)各貼有一套永磁體，定子上有兩套繞組的結(jié)構(gòu)。從電氣原理來看，此結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一臺(tái)永磁同步發(fā)電機(jī)、一臺(tái)永磁同步電動(dòng)機(jī)和一臺(tái)繞線式異步電機(jī)的結(jié)合體。此結(jié)構(gòu)從原理上可以解決由集電環(huán)和電刷引起的一系列問題，但是其使用繞組數(shù)量多，繞組利用率低，電機(jī)體積較大。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種無刷雙饋雙機(jī)械端口電機(jī)，提高了繞組利用率，減小了電機(jī)的體積。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：

一種徑向磁場(chǎng)的無刷雙饋雙機(jī)械端口電機(jī)，由機(jī)械部分和電氣部分組成，機(jī)械部分由內(nèi)向外依次包括內(nèi)轉(zhuǎn)子1、外轉(zhuǎn)子2和定子3，電氣部分包括定子繞組、外轉(zhuǎn)子繞組和交-直-交電能變換器4，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子外表面裝有一套永磁體9；所述定子繞組包括定子功率繞組10和定子控制繞組6；

所述外轉(zhuǎn)子繞組包括獨(dú)立外轉(zhuǎn)子控制繞組8和外轉(zhuǎn)子復(fù)合繞組7，所述外轉(zhuǎn)子復(fù)合繞組7的各相繞組由至少一個(gè)線圈串聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)線圈由兩個(gè)導(dǎo)體并聯(lián)構(gòu)成，各相繞組端口與獨(dú)立外轉(zhuǎn)子控制繞組反相序相連，在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，外轉(zhuǎn)子復(fù)合繞組7對(duì)外同時(shí)表現(xiàn)出兩種極對(duì)數(shù)，兩種極數(shù)的磁場(chǎng)相互正交，互不影響，在電氣上完全獨(dú)立；

獨(dú)立外轉(zhuǎn)子控制繞組8與內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體9相對(duì)應(yīng)，它們之間的磁場(chǎng)相互耦合；外轉(zhuǎn)子復(fù)合繞組7一方面與定子控制繞組6對(duì)應(yīng)，它們之間的磁場(chǎng)相互耦合；另一方面與定子功率繞組10對(duì)應(yīng)，它們之間的磁場(chǎng)相互耦合；

定子功率繞組10和定子控制繞組6通過交-直-交電能變換器相連接。

所述交-直-交電能變換器包括整流器和逆變器，整流器交流側(cè)與定子控制繞組電氣連接，逆變器交流側(cè)與定子功率繞組電氣連接，整流器和逆變器的直流側(cè)互相電氣連接。

作為本實(shí)用新型的改進(jìn)，所述整流器和逆變器之間并聯(lián)直流電源，直流電源為蓄電池、超級(jí)電容和直流電網(wǎng)中的一種。

本實(shí)用新型的技術(shù)效果體現(xiàn)為：