[發(fā)明專利]一種復合轉(zhuǎn)子調(diào)制式雙定子無刷雙饋電機

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• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112737257A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程明;張長國;曾煜
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張明利

本發(fā)明公開一種復合轉(zhuǎn)子調(diào)制式雙定子無刷雙饋電機，包括外定子，內(nèi)定子和置于內(nèi)外定子之間的杯型轉(zhuǎn)子，外定子和轉(zhuǎn)子之間有外氣隙，轉(zhuǎn)子與內(nèi)定子之間有內(nèi)氣隙，所述外定子由外定子鐵心和嵌放在外定子槽中的p_p對極功率繞組組成；所述內(nèi)定子由內(nèi)定子鐵心和嵌放在內(nèi)定子槽中的p_c對極控制繞組組成，且p_c與p_p不相等。本發(fā)明和傳統(tǒng)的單定子無刷雙饋電機相比，去刷化實現(xiàn)變速恒頻發(fā)電的同時利用單定子結(jié)構(gòu)中的空腔，兩套繞組空間隔離，絕緣要求降低，飽和程度下降，且雙氣隙結(jié)構(gòu)使得單個極對數(shù)繞組的電磁負荷限制降低，諧波含量減少，功率密度提升；和雙定子繞線式轉(zhuǎn)子無刷雙饋電機相比，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)更加簡單可靠，加工容易，同時轉(zhuǎn)子電阻大大減小，效率提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無刷雙饋電機，具體是一種復合轉(zhuǎn)子調(diào)制式雙定子無刷雙饋電機。

背景技術(shù)

隨著中國經(jīng)濟持續(xù)快速增長，穩(wěn)定的能源供應成為經(jīng)濟社會發(fā)展的重要支撐。近年來，不可再生能源日益枯竭，資源與環(huán)境約束加劇，尋求清潔的能源供應成為解決資源與環(huán)境問題的關(guān)鍵。縱觀我國的地理位置與環(huán)境條件，十分有利于風資源的開發(fā)，且由于國家的重視和眾多科研工作者的沉淀和積累，我國的風電事業(yè)也逐步從低端落后向高科技、高水平、高品質(zhì)發(fā)展。

無刷雙饋電機是近些年發(fā)展起來的新型電機，由于其兼?zhèn)洚惒诫姍C和同步電機優(yōu)點，具有轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單可靠、變頻器容量低、變速恒頻恒壓發(fā)電等突出優(yōu)勢，十分適合風力發(fā)電，尤其適用于海上風電。無刷雙饋電機按不同原理可分為級聯(lián)式與調(diào)制式。磁場調(diào)制式無刷雙饋電機是利用特殊的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)實現(xiàn)磁場調(diào)制，起到“極數(shù)轉(zhuǎn)換器”的作用，從而耦合兩套繞組，實現(xiàn)同步雙饋發(fā)電運行。為了提高該類電機性能，專家學者們對改進轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)做了大量研究，有一定的成果，但這些電機都聚焦于單定子的結(jié)構(gòu)，雖然可以通過改善轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)來減小氣隙諧波提高調(diào)制能力，但是發(fā)展到兆瓦級由于大徑長比導致轉(zhuǎn)子內(nèi)腔空間浪費，且極對數(shù)不同的兩套定子繞組共用一個定子鐵心，單個極對數(shù)繞組電磁負荷受限，因此整機功率密度偏低，同時兩繞繞組均置于一個定子槽中，加大了制造難度和絕緣要求。而傳統(tǒng)的級聯(lián)式無刷雙饋發(fā)電機一般都是由兩臺電機同軸級聯(lián)，導致軸向長度過長，在對體積有要求的應用場合發(fā)展受限。

為充分利用電機內(nèi)部空間，后提出了一種雙定子繞線式無刷雙饋電機，該電機本質(zhì)上為級聯(lián)式，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復雜，分為外轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子以及兩者之間的隔磁環(huán)，內(nèi)外轉(zhuǎn)子中均嵌有繞組，一端短接，另一端反相序連接，加工制造難度大，且繞線式轉(zhuǎn)子電阻大，銅耗高，導致效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種復合轉(zhuǎn)子調(diào)制式雙定子無刷雙饋電機，具有內(nèi)外定子的同時擁有更簡單可靠的杯型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)；本發(fā)明和傳統(tǒng)的單定子無刷雙饋電機相比，去刷化實現(xiàn)變速恒頻發(fā)電的同時利用單定子結(jié)構(gòu)中的空腔，兩套繞組空間隔離，絕緣要求降低，飽和程度下降，且雙氣隙結(jié)構(gòu)使得單個極對數(shù)繞組的電磁負荷限制降低，諧波含量減少，功率密度提升；和雙定子繞線式轉(zhuǎn)子無刷雙饋電機相比，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)更加簡單可靠，加工容易，同時轉(zhuǎn)子電阻大大減小，效率提高。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種復合轉(zhuǎn)子調(diào)制式雙定子無刷雙饋電機，包括外定子，內(nèi)定子和置于內(nèi)外定子之間的杯型轉(zhuǎn)子，外定子和轉(zhuǎn)子之間有外氣隙，轉(zhuǎn)子與內(nèi)定子之間有內(nèi)氣隙，所述外定子由外定子鐵心和嵌放在外定子槽中的p_p對極功率繞組組成；所述內(nèi)定子由內(nèi)定子鐵心和嵌放在內(nèi)定子槽中的p_c對極控制繞組組成，且p_c與p_p不相等；