[實用新型]一種電勵磁無刷起動、發(fā)電機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220000828.3
• 申請日: 2012-01-04
• 公開（公告）號: CN202395551U
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 東風汽車零部件（集團）有限公司
• 主分類號: H02K1/24
• 分類號: H02K1/24;H02K1/14;H02K9/06
• 代理公司: 十堰博迪專利事務(wù)所 42110
• 代理人: 宋志雄

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及航空發(fā)動機或汽車發(fā)動機用起動、發(fā)電機，具體是一種新型電勵磁無刷起動、發(fā)電機。

背景技術(shù)

現(xiàn)有航空發(fā)動機用起動、發(fā)電機（以下簡稱電機）多采用傳統(tǒng)的復激式直流電機，該電機在發(fā)動機起動階段作為起動機完成發(fā)動機的起動工作，發(fā)動機起動后作為發(fā)電機并多機并聯(lián)運行，為航電系統(tǒng)提供直流電源，該電機在使用中存在如下缺點：由于采用直流有刷結(jié)構(gòu)，必須定期對電刷進行維護，維護工作不僅導致使用成本高而且也限制了飛機的定檢周期，此外電刷磨損下的碳粉容易附著在電機內(nèi)部從而影響整個電源系統(tǒng)的絕緣電阻。

如果采用其它常用的永磁同步電機、異步電機、開關(guān)磁阻電機雖然都可以實現(xiàn)無刷化和起動、發(fā)電運行，但是飛機使用場合需要多臺電機在發(fā)電時并聯(lián)運行，永磁同步電機和異步電機在并聯(lián)發(fā)電運行時負載均衡實現(xiàn)上較為困難，開關(guān)磁阻電機則存在轉(zhuǎn)矩波動較大，電源品質(zhì)較差的問題。

南航提出的雙凸極無刷起動、發(fā)電機，雖然可以解決以上問題，但由于三相繞組磁路物理上不對稱（在電機起動狀態(tài)由于磁路比較飽和這種物理不對稱引起的磁場不對稱就更加明顯），電機的轉(zhuǎn)矩波動（起動狀態(tài)）和發(fā)電品質(zhì)（發(fā)電狀態(tài)）都會受到影響。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型為了滿足起動、發(fā)電機的起動性能和并聯(lián)發(fā)電性能，同時實現(xiàn)無刷化，解決飛機定檢維護周期短的問題，并且實現(xiàn)電機的低轉(zhuǎn)矩波動，高發(fā)電品質(zhì)，特提出一種新型電勵磁無刷起動、發(fā)電機。

?為此本實用新型的技術(shù)方案為，一種新型電勵磁無刷起動、發(fā)電機，包括電機殼體，殼體內(nèi)設(shè)有定子，定子內(nèi)裝有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的兩端通過軸承和兩個端蓋成為一個整體，同時在殼體上還裝有旋轉(zhuǎn)變壓器定子、在轉(zhuǎn)子上還裝有旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子，空間上還保證旋轉(zhuǎn)變壓器軸向?qū)R；電機上殼體內(nèi)部和轉(zhuǎn)子同軸還安裝有離心式風扇，其特征在于：電機的轉(zhuǎn)子采用十個齒槽交替的凸極結(jié)構(gòu)，用硅鋼片疊壓而成；電機的定子采用十二極結(jié)構(gòu)并用硅鋼片疊壓而成，定子上在十二個極間設(shè)有十二個用于嵌放激磁繞組的槽，激磁繞組設(shè)計為六組或者十二組，通以固定的直流電，使其在定子的十二個極上產(chǎn)生的磁場沿圓周方向N、S交替排列；激磁繞組為集中繞組，激磁繞組采用串聯(lián)方式連接于電源兩端，和整個電機形成并激結(jié)構(gòu)；在定子的十二個極的每個極的中軸線上靠近定子內(nèi)圓一側(cè)還設(shè)有十二個用于嵌放三相繞組的槽，三相繞組均為集中繞組，按相序進行排列和接線進而形成三相對稱繞組；電機的電動狀態(tài)采用和同步機一樣的磁場定向控制和空間矢量pwm控制實現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩運行，電機的發(fā)電狀態(tài)采用橋式整流方式輸出直流電，并通過控制激磁繞組的激磁電流實現(xiàn)電壓和負載的均衡。

對上述方案的改進在于：在激磁繞組槽的槽口部嵌有永久磁鋼，永久磁鋼的放置方向為該磁鋼在定子極上產(chǎn)生的進入氣隙的磁場和激磁繞組在定子極上產(chǎn)生的進入氣隙的磁場是相互增強的。?

有益效果：

由于定子上設(shè)計了激磁繞組和相繞組，轉(zhuǎn)子為簡單的凸極結(jié)構(gòu)，激磁電流和相電流可以直接通過定子施加，因此實現(xiàn)了電機的無刷化；又由于采用了電激磁結(jié)構(gòu)，因此電機高速發(fā)電時僅僅通過調(diào)節(jié)激磁電流即可實現(xiàn)電壓的穩(wěn)定和負載的均衡，避免了永磁同步發(fā)電機和異步發(fā)電機為了維持電壓平穩(wěn)而必須進行的弱磁控制以及由此引起的效率降低，同時也避免了為了實現(xiàn)負載均衡而需要的有功功率調(diào)節(jié)的復雜線路。

?并且由于電機每相磁路上均為獨立勵磁，因此電機各相磁路均衡對稱，所以只要保證合適的極弧系數(shù)，電機感應電勢波形便可做到正弦化（感應電壓來自于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時凸極的磁阻變化和定子相繞組產(chǎn)生的磁通變化），便于對電機進行磁場定向矢量控制驅(qū)動，進而獲得比較平穩(wěn)的輸出轉(zhuǎn)矩。

用于減少漏磁的永磁鋼在電機不加勵磁電流時，大部分磁通通過定子軛部形成閉合的漏磁路回路，只有極少部分磁通通過轉(zhuǎn)子和定子線圈形成主磁路回路，因此電機在極限轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時不會使定子繞組產(chǎn)生超出要求（整流后超出電源電壓）的感應電勢，但在電機激磁繞組滿勵時（包括起動狀態(tài)和發(fā)電狀態(tài)），由于其磁化方向和定子激磁繞組槽口漏磁場方向相反，因此可以降低定子激磁繞組槽口漏磁，提高電機出力。

激磁繞組在電路上全部串聯(lián)為一體，該結(jié)構(gòu)有利于在電機工作時因電樞磁場波動在其內(nèi)部產(chǎn)生的感應電勢方向閉合而抵消，從而減少電樞磁場波動而引起的激磁電流的波動，進而保證電機輸出轉(zhuǎn)矩的平穩(wěn)性。

轉(zhuǎn)子采用的凸極結(jié)構(gòu)，十分有利于轉(zhuǎn)子的軸向通風，電機不需要在定子和殼體之間設(shè)置軸向通風槽，也不需要在定子外表面設(shè)置散熱筋。

電機的定子部位的熱量直接利用風扇生成通過流過轉(zhuǎn)子上的凸極之間的凹陷部分和定子內(nèi)表面之間的空氣帶走。

附圖說明