[發(fā)明專利]一種高功率密度永磁雙定子無刷雙饋電機(jī)

有效

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• 申請日: 2016-04-18
• 公開（公告）號: CN105743308B
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳紅斌;任泰安;闞超豪;肖本賢
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02K16/04
• 分類號: H02K16/04;H02K1/17;H02K1/16;H02K1/26
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 金凱

本發(fā)明涉及一種高功率密度永磁雙定子無刷雙饋電機(jī)，包括外定子、內(nèi)定子和轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子位于內(nèi)定子和外定子之間，所述外定子的內(nèi)側(cè)設(shè)有定子槽，所述轉(zhuǎn)子的外側(cè)設(shè)有外轉(zhuǎn)子槽，轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)設(shè)有內(nèi)轉(zhuǎn)子槽，所述轉(zhuǎn)子為一體成型結(jié)構(gòu)，所述定子槽上布置有極對數(shù)為p₁的繞組，內(nèi)定子上布置有極對數(shù)為p₂的永磁體，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子槽、外轉(zhuǎn)子槽上分別設(shè)有一套可形成極對數(shù)為p₁、p₂磁場的轉(zhuǎn)子繞組，且轉(zhuǎn)子內(nèi)、外側(cè)的轉(zhuǎn)子繞組相位相同，所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n，轉(zhuǎn)子繞組頻率為f_r＝np₁/60；所述外定子繞組輸出頻率為f₁＝n(p₁+p₂)/60。本發(fā)明增加了電機(jī)的利用率，提高了電機(jī)的功率密度，改善了電機(jī)的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無刷雙饋電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高功率密度永磁雙定子無刷雙饋電機(jī)。

背景技術(shù)

交流勵(lì)磁無刷雙饋電機(jī)適用于變速恒頻發(fā)電和變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特點(diǎn)是系統(tǒng)運(yùn)行所需變頻器容量小、運(yùn)行可靠。

現(xiàn)有的無刷雙饋電機(jī)，根據(jù)電機(jī)本體結(jié)構(gòu)可以分為兩類，即級聯(lián)式和磁場調(diào)制式。級聯(lián)式結(jié)構(gòu)由兩臺(tái)磁場互不干涉的子電機(jī)同軸連接構(gòu)成，兩臺(tái)子電機(jī)之間只有電氣連接，而不存在磁場耦合。級聯(lián)式電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是兩臺(tái)子電機(jī)的極對數(shù)配合不受限制，轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)，振動(dòng)小，噪聲低。級聯(lián)式電機(jī)的缺點(diǎn)是電機(jī)軸向長度過長，難以在軸向長度受到限制的場合應(yīng)用。同時(shí)，由于無效體積占有很大空間，使得空間利用率和功率密度降低。磁場調(diào)制式無刷雙饋電機(jī)則具有軸向長度不受限制，但是磁場調(diào)制式電機(jī)的功率密度比級聯(lián)式電機(jī)的功率密度低，同時(shí)存在著轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，振動(dòng)和噪聲明顯。近年來提出的新型雙定子無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子中間用隔磁支撐環(huán)將兩個(gè)磁場隔開，使得電機(jī)的耦合能力較差，輸出電壓偏低，進(jìn)而使輸出功率偏低，電機(jī)的效率和功率密度偏低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種耦合能力較強(qiáng)，功率密度、效率較高，振動(dòng)及噪聲較低的永磁雙定子無刷雙饋發(fā)電機(jī)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種高功率密度永磁雙定子無刷雙饋電機(jī)，包括外定子、內(nèi)定子和轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子位于內(nèi)定子和外定子之間，所述外定子的內(nèi)側(cè)設(shè)有定子槽，所述轉(zhuǎn)子的外側(cè)設(shè)有外轉(zhuǎn)子槽，轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)設(shè)有內(nèi)轉(zhuǎn)子槽，所述轉(zhuǎn)子為一體成型結(jié)構(gòu)，所述定子槽上布置有極對數(shù)為p₁的繞組，內(nèi)定子上布置有極對數(shù)為p₂的永磁體，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子槽、外轉(zhuǎn)子槽上分別設(shè)有一套可形成極對數(shù)為p₁、p₂磁場的轉(zhuǎn)子繞組，且轉(zhuǎn)子內(nèi)、外側(cè)的轉(zhuǎn)子繞組相位相同，所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n，轉(zhuǎn)子繞組頻率為f_r＝np₁/60；所述外定子繞組輸出頻率為f₁＝n(p₁+p₂)/60。

所述永磁體嵌入在內(nèi)定子與轉(zhuǎn)子之間。

所述永磁體貼合于內(nèi)定子外側(cè)的邊緣。

所述轉(zhuǎn)子上的兩套繞組共用一個(gè)軛部磁路。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的無刷雙饋電機(jī)，相比與級聯(lián)式和磁場調(diào)制式兩種電機(jī)，其采用同心共軸方式布置，軸向長度任意，轉(zhuǎn)子內(nèi)部空間被有效利用，極對數(shù)配合不受限制。由于轉(zhuǎn)子除去了隔磁層，使得電機(jī)在內(nèi)定子與轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)、外定子與轉(zhuǎn)子外側(cè)耦合的同時(shí)，也促進(jìn)了內(nèi)定子與外定子之間的耦合，從而使電機(jī)的功率水平在保持為兩臺(tái)電機(jī)功率之和同時(shí)又增加一部分功率，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩較平穩(wěn)，且振動(dòng)和噪聲不明顯；同時(shí)也使得轉(zhuǎn)子磁路得到“重復(fù)”利用，從而增加了電機(jī)的利用率，進(jìn)而提高了電機(jī)的功率密度，改善電機(jī)的性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明外定子結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明內(nèi)定子的結(jié)構(gòu)示意圖；