[實用新型]一種非重疊繞組齒槽型雙轉子電勵磁同步電機

有效

• 申請號: 201820322488.3
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN208904858U
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 陸鳴航;曹瑞武;蘇恩超
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02K16/02
• 分類號: H02K16/02;H02K19/00;H02K1/14;H02K3/28;H02K3/02
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本實用新型公開了一種非重疊繞組齒槽型雙轉子電勵磁同步電機，包括定子、內轉子與外轉子，定子與內、外轉子間存在氣隙。定子的內外兩側均設有導磁齒和齒槽，相對的一對齒槽以及其兩側各半個導磁齒所組成的H形部分稱為一個定子模塊，分為勵磁模塊和電樞模塊兩類，兩者交替排布。勵磁繞組和電樞繞組位于齒槽中并套在定子的軛部，每個齒槽中有一個勵磁繞組或兩個電樞繞組。內外轉子均為齒槽結構。本電機具有轉子結構簡單、繞組端部長度短、效率高、功率密度高等特點，可用于電動汽車、風力發電等需要寬調速、高效率、高功率的場合。

技術領域

本實用新型涉及的是齒槽型雙轉子電勵磁同步電機，屬于電機制造技術領域。

背景技術

隨著工業的發展，電機在各種大功率、高轉速的場合應用越來越廣泛。傳統的直流電機的電樞電流與勵磁電流均可獨立調節，有著良好的調速特性，在各種中低速場合應用廣泛，但是傳統直流電機需要配置電刷和換向器，增加了結構的復雜性，在例如航空航天領域，高轉速情況下電刷和換向器會帶來一定的風險。旋轉感應電機有著結構簡單無需電刷與換向器、帶載能力強、可靠性高的優點，在各個領域應用十分廣泛，但是感應電機的控制較為復雜，同時效率與功率因數偏低，在大功率場合使用會浪費大量電能、增加系統成本。傳統的永磁無刷電機兼顧了無刷、高效率、高功率因數的優勢，但是永磁體作為昂貴的稀土資源，對溫度、振動等因素較為敏感，在大功率背景下，永磁體存在退磁的風險，這對系統的散熱提出了較高的要求，增加了系統的復雜度，降低了系統的容錯率，另一方面，永磁電機的勵磁難以調節，這給弱磁控制帶來了一定的難度，進而限制了傳統永磁無刷電機在高速領域的應用，提高了系統的復雜度與成本。

電勵磁磁通切換電機的轉子僅由導磁材料構成，結構簡單，可靠性高，便于維護；同時，作為電勵磁電機，電勵磁磁通切換電機便于調磁，調速范圍廣，應用前景廣泛。但由于該電機的勵磁繞組和電樞繞組存在重疊，因此增加了端部繞組長度，槽滿率低，降低了電機的功率密度。現有研究結果表明，針對該類電機，某特定極距比時，采用分布繞組可以提高電機的輸出功率，但分布繞組進一步增加了端部長度。因此，解決該類電機勵磁繞組和電樞繞組存在重疊的問題以及提出高性能的繞組布置方式具有重要意義。該類電機在新能源汽車、風力發電或航空航天領域都有著廣泛的應用前景。

發明內容

針對現有技術上存在的不足，本實用新型目的在于提供一種采用非重疊繞組的雙轉子齒槽型電勵磁同步電機，大大減小了傳統電勵磁磁通切換電機的端部繞組長度，提高了分布因數，增大了反電勢幅值，進而提高了輸出功率和功率密度。同時，本實用新型中的非重疊繞組減小了了端部繞組長度、降低了銅耗、提高了電機的效率。

本實用新型提出的非重疊繞組齒槽型雙轉子電勵磁同步電機，包括定子10，分別設置于定子10內、外兩側的內轉子11和外轉子12，所述定子10和內外轉子間存在氣隙；所述定子10中設有導磁齒100，所述導磁齒100沿定子徑向分布，在定子10的周向等間距排列；相鄰兩個導磁齒(100)之間為兩端向定子內部凹陷的齒槽101；

所述定子10中還包括電樞繞組102和勵磁繞組103，所述電樞繞組102和勵磁繞組103 分布于所述齒槽101中，形成電樞模塊105或勵磁模塊104；所述電樞模塊105和勵磁模塊 104交替設置。

進一步地，所述定子齒槽101以及其兩側各半個導磁齒100所組成的H形部分稱為一個定子模塊，設置勵磁繞組103在所述導磁齒兩側的定子模塊稱為勵磁模塊104，設置電樞繞組102的稱為電樞模塊105，繞組位于齒槽(101)中并套在定子的軛部。

進一步地，所述外轉子12和內轉子11為齒槽結構；

相鄰兩定子導磁齒中線之間的機械角度為定子極距θ_s，相鄰兩轉子導磁齒的中心線距離為轉子極距θ_r，所述電樞繞組102的分布方式根據θ_s/θ_r來確定，相鄰勵磁模塊104的勵磁繞組103產生的磁場方向相反。