[發(fā)明專利]一種四相對稱的電勵磁雙凸極電機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910634598.2
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN110311522B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設計）人: 蔣思遠;周波;趙鋒;熊磊;馮小寶
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02K19/12
• 分類號: H02K19/12;H02K3/28
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

本發(fā)明公開了一種四相對稱的電勵磁雙凸極電機，該電機為(8/6)N或(8/10)N極結構，包括同轉軸的定子鐵心和轉子鐵心，每個勵磁元件跨四個定子極繞制，將電樞繞組中分布位置不同且相位相差180°的各相繞組進行組合，并通過反向串聯(lián)構成四相繞組；在電機的定子極弧系數大于等于0.5情況下在電機的定、轉子兩側開槽，形成新型的帶極靴定、轉子極型。本發(fā)明有效解決了傳統(tǒng)四相雙凸極電機轉矩脈動大的問題，且可以四相同時通電工作，電機容錯性能好，轉矩密度大；同時采用新型的帶極靴定轉子極型，在保證定轉子極弧系數的前提下，從根本上解決了雙凸極電機勵磁槽槽滿率緊張的問題，實現(xiàn)了勵磁元件和鐵心飽和程度間的合理匹配。

技術領域

本發(fā)明涉及特種電機本體設計領域，尤其涉及一種四相對稱的電勵磁雙凸極電機。

背景技術

電勵磁雙凸極電機既有開關磁阻電機轉子結構簡單、無繞組和永磁體，高溫、高速運行能力強，以及定子上各相繞組在物理和電磁上獨立，容錯能力強、可靠性高的優(yōu)點，又具有電勵磁同步電機發(fā)電控制簡單、控制電路可靠性高的優(yōu)點，在航空、汽車艦船、風力發(fā)電等領域具有廣闊的應用前景。

傳統(tǒng)的三相電勵磁雙凸極電機通常采用6N/4N極結構(N為正整數)，但該電機的繞組多采用星型連接，各相之間沒有實現(xiàn)有效的隔離，當一相繞組出現(xiàn)故障后就會使整個系統(tǒng)不能工作。四相電機擁有四相定子繞組,電機在出現(xiàn)單相故障后仍可以實現(xiàn)一定的輸出，增強了電機的容錯能力，故相數冗余設計成為雙凸極容錯電機的研究熱點之一。

傳統(tǒng)m相電勵磁雙凸極電機勵磁繞組匝鏈m相電樞繞組，每相定子繞組的每個定子線圈距離勵磁元件分布位置不同,各相磁路不一致導致每相磁鏈變化率不同，因此反電勢波形的對稱性較差，該電機作為發(fā)電機運行時電壓脈動大，作為電動機運行時存在轉矩脈動和振動噪聲較大的問題，且不對稱程度隨著相數的增加愈加嚴重。

目前已有的技術中，對四相電機的對稱性設計的研究還較少。例如申請人申請的中國發(fā)明專利：各相電感對稱的四相雙凸極無刷直流電機，申請?zhí)枺?01310079451.4，公開了一種其單元電機為12/9或12/15極的四相雙凸極電機，每個勵磁元件跨三個定子極繞制,每相定子繞組的每個定子線圈的分布位置不同,這種四相定子繞組對稱分布的方式達到了各相電感的對稱，但由于勵磁元件的增多，使得銅材消耗大，且勵磁損耗增加。本申請的發(fā)明人之一發(fā)表的論文《多相電勵磁雙凸極發(fā)電機的極數和極弧系數研究》(中國電機工程學報2015.35(7))，推導了多相電勵磁雙凸極電機普遍適用的定子極數、轉子極數和定轉子極弧系數等結構參數的約束公式，但四相同時出力的(8/6)N電勵磁雙凸極電機在增強電機容錯能力的同時，定子極弧系數為0.667，較大的極弧系數使得定子槽面積減小，造成電機槽滿率(尤其是勵磁槽)緊張，且電機鐵心利用率低。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術中存在銅材消耗大、勵磁損耗增加、電機槽滿率緊張、電機鐵心利用率低等問題，本發(fā)明提供一種電勵磁雙凸極電機。

技術方案：本發(fā)明提供一種四相對稱的電勵磁雙凸極電機，包括：同轉軸設置的定子組件和轉子組件，所述定子組件包括定子鐵心、勵磁元件以及A相、B相、C相、D相定子繞組；所述定子鐵心為凸極結構，所述定子鐵心上設有8N個定子極；所述勵磁元件繞制在定子鐵心上，勵磁元件的數目為2N個，每個勵磁元件跨四個定子極分布；相鄰的勵磁元件的繞制方向相反，且相鄰的勵磁元件相互串聯(lián)；所述A、B、C、D四相定子繞組由分布位置不同且相位相差180°的電樞繞組反向串聯(lián)構成；所述電樞繞組為繞制在各個定子極上的集中繞組；且每個電樞繞組繞制方向和所匝鏈勵磁元件繞制方向一致；所述轉子組件包括凸極結構的轉子鐵心，所述轉子鐵心上設有6N或10N個轉子極；所述N為正整數。

進一步的，當定、轉子極數采用8N/6N配對時，定子極弧系數為0.667，轉子極弧系數為0.5；且每個定、轉子極根部兩側設有凹槽。

進一步的，當定、轉子極數采用8N/10N配對時，定子極弧系數為0.4，轉子極弧系數為0.5。