[發明專利]一種LTL型雙凸極混合勵磁發電機

在審

• 申請號: 201910650017.4
• 申請日: 2019-07-18
• 公開（公告）號: CN110289707A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 章瑋;姚叔春
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02K1/14
• 分類號: H02K1/14;H02K1/17;H02K1/24;H02K3/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種LTL型雙凸極混合勵磁發電機，屬于雙凸極結構電機領域。所述的電機包括定子鐵芯、轉子鐵芯、勵磁繞組、永磁體、電樞繞組、電機殼、轉軸。定子鐵芯和轉子鐵芯采用雙凸極結構，定子鐵芯中每個主極包含3個定子極；所述轉子鐵芯位于定子鐵芯內部，且與轉軸固定；所述勵磁繞組采用集中式繞組方式繞制于定子鐵芯的主極內；所述永磁體嵌于定子鐵芯的軛部，一端與電機殼相連，另一端與定子鐵芯的隔磁橋相連；所述電樞繞組采用集中式繞組方式繞制于定子鐵芯的定子極內；所述電機殼固定在定子鐵芯外。本發明的電機繞組空間大，三相電感對稱性好，不存在局部飽和引起的三相電壓不均衡，運行效率高，不控整流輸出電壓波動低。

技術領域

本發明屬于雙凸極結構電機領域，具體地涉及一種LTL型雙凸極混合勵磁發電機。

背景技術

1992年Y.Liao,F.Liang與T.A.Lipo首先提出了一種新型的雙凸極永磁電機結構，將傳統永磁電機轉子上的永磁體移至定子軛部，運行原理區別于傳統永磁電機，可以視為開關磁阻電機和定子永磁勵磁的一種組合。南京航空航天的孟小利、王莉和嚴仰光等人，將雙凸極永磁電機的定子永磁體替換為勵磁繞組，放置在定子槽內，于2005年提出一種新的電機結構，定子電勵磁雙凸極電機。

2010年程明將電勵磁和永磁勵磁相結合，提出一種新型的混合勵磁的無刷電機結構，永磁磁場和電勵磁磁場共同形成電機氣隙主磁場.通過調節電勵磁電流的大小和方向,能實現對電機主磁場的靈活調節與控制。

上述結構具有轉子結構簡單、可靠性強、功率密度高、可調性強等優點，具有良好的在直流發電能力，在航空發電機、汽車增程器等發電領域具有較好的應用前景。

然而無論是永磁勵磁、電勵磁還是混合勵磁雙凸極電機，勵磁磁源均固定于定子，且周向、徑向位置均保持不變，勵磁磁源與各相對應齒的磁路長度、磁路寬度以及磁路飽和情況具有較大差異，導致各相電感不平衡，進而使得各相電壓不對稱，輸出的直流母線電壓波動較大。各相電感的不對稱將導致各相響應電流的峰值存在差異，負載情況下電機銅耗增大，電機總體效率大大降低，短路運行時容易導致電機燒毀。相電壓因電機局部飽和產生的不均衡會引起較大諧波分量，給后級電路中的直流電源或者電網負載帶來諧波污染。

發明內容

本發明針對現有技術的缺陷，基于已有混合勵磁雙凸極電機的技術基礎，提出一種“LTL”型結構發電機，可以有效降低發電機因三相磁路不對稱引起的直流母線電壓波動的問題，大大改善直流輸出電壓性能，提高電機效率。

本發明是通過以下技術方案實現的：包括定子鐵芯、轉子鐵芯、勵磁繞組、永磁體、電樞繞組、電機殼、轉軸。所述定子鐵芯的每個主極中的三個定子極呈“LTL”型結構，與勵磁繞組和永磁體較近的定子極為“L”型結構，相鄰“L”型結構中間的定子極為“T”型結構。所述定子鐵芯和轉子鐵芯為雙凸極結構，定子鐵芯中每個主極包含3個定子極；所述轉子鐵芯位于定子鐵芯內部，且與轉軸固定；所述勵磁繞組采用集中式繞組方式繞制于定子鐵芯的主極內；所述永磁體嵌于定子鐵芯的軛部，一端與電機殼相連，另一端與定子鐵芯的隔磁橋相連；所述電樞繞組采用集中式繞組方式繞制于定子鐵芯的定子極內；所述電機殼固定在定子鐵芯外；所述轉軸的兩端通過軸承固定于電機殼的端面上。每個定子極中，永磁體產生的磁場方向與勵磁繞組產生的磁場方向一致，與電樞繞組產生的磁場方向相反。

進一步地，所述定子鐵芯的主極總數為2k,定子鐵芯所含定子極數為6k；轉子鐵芯所含極數為4k；k為正整數。

進一步地，每個定子極關于各自中心線對稱，且中心線之間的角度θ_s＝2π/6k，各定子極的寬度相同。“L”型定子極齒頂極弧角度為β_s＝α_sθ_s,α_s為定子極弧系數，取值范圍為0.4～0.6；“T”型定子極齒頂的極弧角度為k_Tβs,k_T取值大于1。

與現有技術相比，本發明所具有的有益效果：