[發(fā)明專利]一種高同步速差調(diào)制無刷雙饋電機(jī)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010965444.4
• 申請(qǐng)日: 2020-09-15
• 公開（公告）號(hào): CN112117876A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程源;庾波;闞超豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K29/00
• 分類號(hào): H02K29/00;H02K3/12;H02K3/28
• 代理公司: 合肥國和專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34131
• 代理人: 孫永剛

本發(fā)明涉及一種高同步速差調(diào)制無刷雙饋電機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子嵌有兩套相互獨(dú)立且極對(duì)數(shù)分別為p₁的功率繞組、極對(duì)數(shù)為p₂的控制繞組；所述轉(zhuǎn)子采用繞線型結(jié)構(gòu)，且同時(shí)產(chǎn)生p₁對(duì)極和p₂對(duì)極磁場，所述p₁對(duì)極和p₂對(duì)極磁場相對(duì)轉(zhuǎn)子同向旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明通過設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了無刷雙饋電機(jī)在工頻下的高速運(yùn)行，本發(fā)明具有綜合成本低，應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無刷雙饋電機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種高同步速差調(diào)制無刷雙饋電機(jī)。

背景技術(shù)

無刷雙饋電機(jī)源于級(jí)聯(lián)式感應(yīng)電機(jī)，是一種具有良好應(yīng)用前景的新型電機(jī)。與傳統(tǒng)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速只決定于單一的極對(duì)數(shù)和供電頻率不同，無刷雙饋電機(jī)的定子具有兩套不同極對(duì)數(shù)并相互獨(dú)立的繞組，電機(jī)轉(zhuǎn)速由這兩套繞組的極對(duì)數(shù)和頻率共同決定。其中，功率繞組與電網(wǎng)連接，極對(duì)數(shù)為p₁，頻率為f₁，控制繞組接雙向變頻器，極對(duì)數(shù)為p₂，頻率為f₂，很據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速靈活調(diào)節(jié)控制繞組的勵(lì)磁電流頻率與幅值，可實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)變速恒頻恒壓輸出。

無刷雙饋電機(jī)定子繞組的設(shè)計(jì)與常規(guī)電機(jī)基本相同，其關(guān)鍵技術(shù)在于轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)。轉(zhuǎn)子不僅要產(chǎn)生兩套與定子繞組對(duì)應(yīng)極對(duì)數(shù)的磁場，還要有效抑制其它次數(shù)諧波。這使得轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)難度較常規(guī)電機(jī)大大加深。目前無刷雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子主要有三種類型：籠型、磁阻型和繞線型。此外，還有混合型和永磁型等新型結(jié)構(gòu)。這些不同類型的轉(zhuǎn)子各有優(yōu)劣。

以往研究的無刷雙饋電機(jī)，都是基于磁場和調(diào)制運(yùn)行，其本質(zhì)是電機(jī)轉(zhuǎn)速介于功率繞組磁場和控制繞組磁場的同步速之間，特征是電機(jī)等效極對(duì)數(shù)為(p₁+p₂)，自然同步速為n₀＝60f₁/|p₁+p₂|。受極對(duì)數(shù)選取原則的制約，無刷雙饋電機(jī)等效極對(duì)數(shù)最低為1+3＝4，意味著它的最高同步轉(zhuǎn)速工頻下只能達(dá)到750rpm。因此，傳統(tǒng)和調(diào)制無刷雙饋電機(jī)在工頻下只能穩(wěn)定運(yùn)行在較低的轉(zhuǎn)速區(qū)間。為改變這個(gè)狀況，文獻(xiàn)“一種差分運(yùn)行方式新型無刷雙饋發(fā)電機(jī)的仿真和實(shí)驗(yàn)研究”利用繞線型結(jié)構(gòu)的靈活性，設(shè)計(jì)了一種繞線型轉(zhuǎn)子差調(diào)制無刷雙饋電機(jī)。其特征是等效極對(duì)數(shù)為|p₁-p₂|，自然同步速為n₀＝60f₁/|p₁-p₂|。并選用|1-4|的極對(duì)數(shù)組合，將自然同步速提高到了1000rpm。但是，該轉(zhuǎn)子的繞組設(shè)計(jì)方案只針對(duì)4倍數(shù)的極對(duì)數(shù)組合有效，若要進(jìn)一步提高自然同步速，就不適用了。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供了一種高同步速差調(diào)制無刷雙饋電機(jī)，使得無刷雙饋電機(jī)在工頻下可運(yùn)行于高轉(zhuǎn)速階段，從而提高其功率密度并拓展其運(yùn)行范圍。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種高同步速差調(diào)制無刷雙饋電機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子嵌有兩套相互獨(dú)立且極對(duì)數(shù)分別為p₁的功率繞組、極對(duì)數(shù)為p₂的控制繞組；所述轉(zhuǎn)子采用繞線型結(jié)構(gòu)，且同時(shí)產(chǎn)生p₁對(duì)極和p₂對(duì)極磁場，其特征在于：所述p₁對(duì)極和p₂對(duì)極磁場相對(duì)轉(zhuǎn)子同向旋轉(zhuǎn)。

上述方案中，電機(jī)的等效極對(duì)數(shù)為|p₁-p₂|，自然同步速為n₀＝60f₁/|p₁-p₂|，其中f₁為三相供電的電流頻率，n₀為電機(jī)的同步速度。