[發(fā)明專利]一種單層集中繞組直流注入型游標(biāo)磁阻電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610821334.4
• 申請(qǐng)日: 2016-09-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106849396B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曲榮海;賈少鋒;李大偉;李健;孔武斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K1/14
• 分類號(hào): H02K1/14;H02K1/16;H02K1/24;H02K1/26;H02K3/12
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李歡

本發(fā)明公開(kāi)了一種單層集中繞組直流注入型游標(biāo)磁阻電機(jī)，其包括定子(1)、轉(zhuǎn)子(2)以及繞組(3)，其中，所述定子(1)和轉(zhuǎn)子(2)均為凸極結(jié)構(gòu)；其特征在于，所述繞組(3)為單層分?jǐn)?shù)槽非重疊集中繞組，且繞組中電流包括正弦交流分量和直流分量，其中，所述正弦交流分量用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，直流分量用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。本發(fā)明的磁阻電機(jī)為單層繞組，無(wú)需相間絕緣，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以提高槽滿率，進(jìn)而提高電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度；此外，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的磁阻電機(jī)的定子Z₁和轉(zhuǎn)子槽數(shù)Z₂的最小公倍數(shù)增大，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)減小到30％以下。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磁阻電機(jī)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種單層集中繞組直流注入型游標(biāo)磁阻電機(jī)。

背景技術(shù)

永磁電機(jī)具有高功率密度、高效率、高功率因數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，在伺服系統(tǒng)、電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電等場(chǎng)合，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。然而，永磁電機(jī)的永磁體，尤其是稀土永磁，價(jià)格昂貴，價(jià)格波動(dòng)大，造成永磁電機(jī)系統(tǒng)的成本較高，在一些對(duì)成本比較敏感的應(yīng)用場(chǎng)合，永磁電機(jī)的應(yīng)用受到了限制。此外，由于永磁磁鏈難以調(diào)節(jié)，在短路等故障情況下難以滅磁，永磁電機(jī)在航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用也比較受限。

因此，非永磁的電機(jī)，包括傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、同步磁阻電機(jī)、異步電機(jī)等，在一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合，仍然具有很重要的應(yīng)用地位。

同步磁阻電機(jī)和異步電機(jī)的定子繞組一般都為傳統(tǒng)的重疊繞組，繞組端部長(zhǎng)且重疊，由于端部不能起到能量轉(zhuǎn)換的部分，因此較長(zhǎng)的端部一方面降低了電機(jī)的功率密度，又增加了電機(jī)的銅材料的消耗；此外，重疊繞組無(wú)法采用自動(dòng)化下線，嵌線成本較高。

而開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)雖然采用的是單齒繞重疊繞組，但由于其特有的供電方式，在開(kāi)關(guān)關(guān)斷瞬間，存在較大的電流尖峰，因此電機(jī)的振動(dòng)和噪聲很大，此外，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)也較大。這些缺點(diǎn)影響了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在某些對(duì)振動(dòng)和噪聲要求較高的場(chǎng)合的使用。

為了克服磁阻電機(jī)的上述缺陷，文獻(xiàn)“Integrated field and armature currentcontrol strategy for variable flux reluctance machine using open winding”(Z.Zhu,B.Lee,and X.Liu,IEEE Trans.Ind.App.,2015.)公開(kāi)了一種變磁通磁阻電機(jī)，該磁阻電機(jī)包括轉(zhuǎn)子鐵心、定子鐵心以及三相單齒繞雙層非重疊集中繞組，該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路采用開(kāi)繞組逆變器結(jié)構(gòu)，繞組中的電流表達(dá)式為：

該磁阻電機(jī)存在如下不足：

(1)該磁阻電機(jī)的繞組為雙層繞組，定子槽內(nèi)需要敷設(shè)相間的絕緣，占用了一部分槽內(nèi)空間，槽滿率不高，因此電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度不高；

(2)該磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)比較大，超過(guò)了60％。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種單層集中繞組直流注入型游標(biāo)磁阻電機(jī)，該磁阻電機(jī)采用單層分?jǐn)?shù)槽非重疊集中繞組，且繞組中電流包括正弦交流分量和直流分量，所述正弦交流分量用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，所述直流分量用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。本發(fā)明的磁阻電機(jī)為單層繞組，無(wú)需相間絕緣，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以提高槽滿率，進(jìn)而提高電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度；此外，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的磁阻電機(jī)的定子Z₁和轉(zhuǎn)子槽數(shù)Z₂的最小公倍數(shù)增大，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)減小到30％以下。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種單層集中繞組直流注入型游標(biāo)磁阻電機(jī)，其包括定子、轉(zhuǎn)子以及繞組，其中，所述定子和轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)；

其特征在于，所述繞組為單層分?jǐn)?shù)槽非重疊集中繞組，且繞組中電流包括正弦交流分量和直流分量。