[發明專利]一種復合轉子調制式雙定子無刷雙饋電機

在審

• 申請號: 202110086222.X
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112737257A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 程明;張長國;曾煜
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K16/04
• 分類號: H02K16/04;H02K3/28;H02K29/00
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張明利

1.一種復合轉子調制式雙定子無刷雙饋電機，包括外定子，內定子和置于內外定子之間的杯型轉子，外定子和轉子之間有外氣隙，轉子與內定子之間有內氣隙，其特征在于，所述外定子由外定子鐵心(1)和嵌放在外定子槽中的p_p對極功率繞組(2)組成；所述內定子由內定子鐵心(4)和嵌放在內定子槽中的p_c對極控制繞組(5)組成，且p_c與p_p不相等；

所述外定子和內定子之間設有復合轉子(3),復合轉子(3)為杯型結構，等效極對數為p_r，其鐵心沿轉子槽徑向中心線靠近內外氣隙的兩側均有小開口，具體由兩部分組成，第一部分為槽開口形成的簡單凸極調制器(32)，第二部分為嵌放于轉子槽內的短路線圈調制器(31)，所述短路線圈調制器由p_r個巢(33)組成，每個巢中含有N個短路環回路，每個回路由轉子槽中的短路環籠條(34)經端部(35)連接而成，端部(35)有兩側，所述每個巢中的短路環回路由于其兩側不同的籠條端部以及有無公共籠條而有多種連接方式。

2.根據權利要求1所述的復合轉子調制式雙定子無刷雙饋電機，其特征在于，所述復合轉子(3)中的短路線圈調制器(31)，每個巢(33)中的短路環回路連接方式有多種，包括不帶公共端環與公共籠條、帶公共端環不帶公共籠條、不帶公共端環帶公共籠條、帶公共端環又帶公共籠條、等距短路線圈和串聯型短路線圈；所述連接方式中等距短路線圈與串聯型短路線圈均不帶公共籠條。

3.根據權利要求1所述的復合轉子調制式雙定子無刷雙饋電機，其特征在于，所述復合轉子(3)中的短路線圈調制器(31)，巢數為p_r，每個巢中短路線圈回路數為N，轉子中所有籠條數目與巢數、短路線圈回路數和短路環連接方式有關；當短路環連接方式為不帶公共籠條時，轉子中所有籠條數目為2Np_r；當短路環連接方式為帶公共籠條時，轉子中所有籠條數目為2p_r(N-1)。

4.根據權利要求1所述的復合轉子調制式雙定子無刷雙饋電機，其特征在于，所述復合轉子(3)中的簡單凸極調制器(32)是由其鐵心沿轉子槽徑向中心線靠近內外氣隙的兩側開口引起，轉子槽中籠條(34)中心線與內外側槽開口的中心線在同一條直線上，因此形成的簡單凸極的數量與轉子中所有籠條數目相同；當短路環連接方式為不帶公共籠條時，簡單凸極數目為2Np_r；當短路環連接方式為帶公共籠條時，簡單凸極數目為2p_r(N-1)。

5.根據權利要求1所述的復合轉子調制式雙定子無刷雙饋電機，其特征在于，所述復合轉子(3)中的短路線圈調制器(31)中每根短路環籠條(34)截面為矩形，高度為h_r，寬度為b_r，轉子槽中的籠條(34)與連接籠條的端部(35)由焊接連通。

6.根據權利要求1所述的復合轉子調制式雙定子無刷雙饋電機，其特征在于，靠近所述外氣隙側槽開口為θ_or，靠近內氣隙側槽開口為θ_ir；所述轉子中的簡單凸極調制器(32)為不規則調磁塊，有4個軛部，靠近內外氣隙側兩個軛部(321)高度為h_s0，靠近內里籠條的兩個軛部(322)高度為h_s1；所述轉子中的簡單凸極調制器(32)其他尺寸依據轉子內外徑與短路環籠條(34)尺寸而定。

7.根據權利要求1所述的復合轉子調制式雙定子無刷雙饋電機，其特征在于，內外定子和中間的復合轉子根據簡化的氣隙結構具有自身的磁場調制機理，理想復合轉子的等效磁導函數近似為保留平均分量和一次諧波分量的形式，即根據所述的磁場調制機理，短路環回路數越多，所述復合轉子的等效氣隙磁導函數越接近正弦，調制效果越好。

8.根據權利要求1所述的復合轉子調制式雙定子無刷雙饋電機，其特征在于，根據其磁場調制機理推導得到所述電機正常工作的兩個運行模式，即“差調制”與“和調制”：

兩種運行模式下的電機轉子等效極對數p_r與電機穩態轉速ω_r均需分別滿足所述公式；不同模式下轉子等效極對數p_r即轉子短路線圈調制器巢數需滿足公式前半部分以產生正確空間角頻率的諧波，轉子轉速ω_r需滿足公式后半部分以產生與耦合繞組磁動勢轉速相同的諧波磁密，進而感應出同頻率的感應電動勢；電動運行即需滿足所述條件調節控制繞組勵磁電流頻率進行調速，發電運行則是在不同轉速下根據所述條件調節控制繞組勵磁電流的頻率以實現變速恒頻運行。