[發(fā)明專利]一種凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁變極繞組

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310398111.8
• 申請日: 2013-09-04
• 公開（公告）號: CN104426312A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王雪帆;呂瀅熙;李盾
• 申請（專利權(quán)）人: 上海上電蒂馬克電機(jī)有限公司
• 主分類號: H02K19/12
• 分類號: H02K19/12;H02K19/32
• 代理公司: 上海百一領(lǐng)御專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31243
• 代理人: 陳貞健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種凸極同步電機(jī)。

背景技術(shù)

同步電機(jī)采用變極調(diào)速最為簡便易行。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同，同步電機(jī)可分為隱極式和凸極式兩種，隱極機(jī)的氣隙是均勻的，而凸極機(jī)氣隙是非均勻的。實(shí)際應(yīng)用中需要調(diào)速的同步電機(jī)多為低速凸極機(jī)，但是對于凸極機(jī)轉(zhuǎn)子變極方案設(shè)計問題是其難點(diǎn)。

改變凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子極對數(shù)的方法有分組反接方式、短接部分磁極線圈再分組反接方式、以及大小磁極加分組反接方式等。其中分組反接方式最為簡單，但氣隙磁場中諧波分量大，電磁材料利用率低，大小磁極方式的氣隙磁場諧波分量則相對較小，電磁材料利用率也有提高。

目前變極凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子通常采用磁極大小寬度不同，間距不等的結(jié)構(gòu)形式，為確定這樣一個轉(zhuǎn)子變極方案，一般的做法是先將兩種極數(shù)沿轉(zhuǎn)子圓周表面的極性變化用長方格表示，即形成一個極區(qū)圖，然后借助于這個極區(qū)圖來確定磁極位置，以及不同寬度的大、小極布置方案。

不過，這種極區(qū)圖實(shí)際上只是一個粗略的分析工具，僅僅用此很難準(zhǔn)確確定磁極位置，或是各個磁極的大小及間距。目前的大小極不等距分布這種結(jié)構(gòu)本身也存在空間或材料利用率低的問題，而且，這種結(jié)構(gòu)常要求在一種極數(shù)下丟掉一些勵磁極，這不但會使轉(zhuǎn)子繞組接線復(fù)雜化并造成材料利用率進(jìn)一步下降。

中國專利ZL200910272751.8提出了一種變極凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的設(shè)計方法，所采用的磁極間距不同，但大小寬度相同，接線簡單，兩種極數(shù)下均無需丟棄勵磁極，電磁材料利用率高。不過，由于這種方法獲得的轉(zhuǎn)子磁極布置方案采用了不等磁極間距，對于磁極間距較大的地方，需要加入由鐵磁材料構(gòu)成的導(dǎo)磁極，以改善磁場的分布狀況，這樣，對于電機(jī)氣隙圓周空間利用率會受到一定程度的影響，也并不能保證在兩種極數(shù)下都有較好的性能，往往只能優(yōu)先保證一種極數(shù)下諧波含量較低，性能較好，而另外一種極數(shù)下諧波含量較高，性能較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁變極繞組，以解決上述技術(shù)問題。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題主要通過以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：

一種凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁變極繞組，包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子三相繞組具有p₁和p₂兩種不同的極對數(shù)，p₁和p₂為正整數(shù)，其中p₁＞p₂，其特征在于，沿轉(zhuǎn)子圓周布置的磁極為凸極不等距結(jié)構(gòu)，所述磁極為1/2kp₁的整倍數(shù)磁極間距的p₁個磁極，其中，k為正整數(shù)；

在p₁個磁極中有p₂個磁極的相對寬度范圍為k，另外（p₁－p₂）個磁極的相對寬度范圍為范圍k－1；

磁極線圈分為三個部分，采用非對稱星形（Y形）聯(lián)結(jié)方式，在一種極數(shù)下所有勵磁線圈均通入直流電流勵磁；另一種極數(shù)下則只有p₂個磁極線圈通入直流電流勵磁，其余（p₁－p₂）個磁極不通入直流電流勵磁。

本發(fā)明采用上述方式進(jìn)行變極，變極方案空間利用率高，兩種極數(shù)下勵磁繞組磁動勢諧波含量低，轉(zhuǎn)子采用三個滑環(huán)即可方便地實(shí)現(xiàn)切換變極。

導(dǎo)磁極位置和所繞線圈匝數(shù)及具體接法，一般可利用槽號相位圖及對可能的繞組方案進(jìn)行磁動勢諧波分析，遵循使得勵磁繞組導(dǎo)體利用率最大和諧波含量最少的原則來確定。

本發(fā)明采用如下步驟實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子變極：

1）確定虛擬轉(zhuǎn)子槽數(shù)Z，Z=2k?p₁；根據(jù)p₁、p₂和Z，作變前極p₁槽號相位圖，并得到基本的轉(zhuǎn)子變極繞組方案W₁和W₂；

2）對該轉(zhuǎn)子變極繞組方案的磁動勢諧波分析以進(jìn)行評價，確定方案是否可用，是則將所述轉(zhuǎn)子變極繞組方案作為正式變極方案；否則進(jìn)入步驟3）；

3）根據(jù)磁動勢諧波分析，對會造成勵磁性能影響的低次諧波進(jìn)行削弱；作p₁槽號相位圖，并按p₁勵磁繞組導(dǎo)體利用率最大的原則來確定導(dǎo)磁極的位置，確定轉(zhuǎn)子變極繞組方案W₃；

4）對轉(zhuǎn)子變極繞組方案W₃的磁動勢諧波分析，并按諧波含量最少的原則來確定加繞的線圈匝數(shù)，確定接線方式。