[發明專利]具有多勵磁齒非重疊繞組定子結構的電勵磁同步電機

在審

• 申請號: 202210337705.7
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114759694A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 趙桂書;蔣鑫;花為;劉文慧;常哲
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: H02K1/14
• 分類號: H02K1/14;H02K1/24;H02K3/18;H02K3/28
• 代理公司: 北京智行陽光知識產權代理事務所(普通合伙) 11738
• 代理人: 鄧玉璞

本發明涉及一種具有多勵磁齒非重疊繞組定子結構的電勵磁同步電機，包括定子模塊和轉子模塊，定子模塊包括定子鐵心、勵磁繞組和電樞繞組，定子鐵心中環周設有多個勵磁齒和多個電樞齒，其中每兩個勵磁齒和每兩個電樞齒交替排布，每兩個相鄰勵磁齒為構成V型結構或Y型結構，勵磁繞組包括多組勵磁線圈，各勵磁線圈分別跨兩個相鄰勵磁齒繞制，電樞繞組包括分別繞制在各電樞齒上的多組電樞線圈，其中每兩組電樞線圈構成同一相，轉子模塊包括轉子鐵心以及位于轉子鐵心內的轉軸。該電機在具有高正弦度每相感應電動勢、高正弦度每相磁鏈和優良的調磁性能的基礎上，采用了非重疊繞組和多勵磁齒結構，能夠有效的降低電機銅耗，提升電機轉矩和功率密度。

技術領域

本發明涉及電機制造技術領域，尤其涉及一種具有多勵磁齒非重疊繞組定子結構的電勵磁同步電機。

背景技術

21世紀是能源的世紀，隨著全球環境變化的加劇、化石燃料資源的緊缺以及環境污染問題的日益嚴重，如何清潔高效的利用能源服務生產和生活成為人們急需解決的問題。電能是公認的21世紀最清潔安全的能源。因此，隨著我國經濟的快速發展，在各行各業對電機性能提出了越來越高的要求。

上世紀九十年代以來，由于稀土永磁材料的迅猛發展，永磁材料性能獲得了極大的提升，一種新型電機結構——定子永磁無刷電機結構脫穎而出，其具有較高的轉矩密度、功率密度和效率，但是也存在以下一些缺點： (1)永磁體材料(釹鐵硼等)價格和供應的不確定性；(2)永磁體在高溫和劇烈震動等惡劣環境下發生不可逆退磁，影響電機性能；(3)永磁體增加了電機加工制造的難度和成本，也降低了電機的機械強度；(4)受永磁體影響，電機氣隙磁通調節困難，在某些對調磁調速性能有特殊要求的場合無法適用。基于以上原因，定子電勵磁無刷電機近年來受到了越來越多的關注和研究。

定子電勵磁無刷電機具有和定子永磁無刷電機一樣的無刷、免維護、易于散熱和適合高速運行的優點，同時又避免了永磁體不可逆退磁的風險，具有優異的調磁性能，在航空航天、新能源汽車和風力發電等領域受到廣泛關注。但傳統的定子電勵磁無刷電機較同結構的定子永磁無刷電機轉矩密度和功率密度較低，并且勵磁繞組增加了電機銅耗，降低了電機效率。因此，采用有效的方法提升定子電勵磁無刷電機的轉矩和功率密度，提升電機的運行效率具有重要的理論意義和實用價值。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術中存在的不足，提供一種具有多勵磁齒非重疊繞組定子結構的電勵磁同步電機，該電機在具有高正弦度每相感應電動勢、高正弦度每相磁鏈和優良的調磁性能的基礎上，采用了非重疊繞組和多勵磁齒結構，能夠有效的降低電機銅耗，提升電機轉矩和功率密度。

本發明是通過以下技術方案予以實現：

一種具有多勵磁齒非重疊繞組定子結構的電勵磁同步電機，包括定子模塊和轉子模塊，所述定子模塊包括定子鐵心、勵磁繞組和電樞繞組，所述定子鐵心為凸極結構，定子鐵心中環周設有多個勵磁齒和多個電樞齒，其中每兩個勵磁齒和每兩個電樞齒交替排布，每兩個相鄰所述勵磁齒為一組構成V型結構或Y型結構，所述勵磁繞組包括多組勵磁線圈，各所述勵磁線圈分別跨兩個相鄰勵磁齒繞制，所述電樞繞組包括分別繞制在各電樞齒上的多組電樞線圈，其中每兩組所述電樞線圈構成同一相，所述轉子模塊包括轉子鐵心以及位于轉子鐵心內的轉軸，所述轉子鐵心為凸極結構。

根據上述技術方案，優選地，所述勵磁繞組和電樞繞組均為非重疊繞組。

根據上述技術方案，優選地，所述勵磁線圈和電樞線圈均采用集中式繞法，所述勵磁線圈繞向相同，構成同一相的兩個所述電樞線圈繞向相反。

根據上述技術方案，優選地，所述定子鐵心中分別設有6個勵磁齒和 6個電樞齒。

根據上述技術方案，優選地，所述勵磁線圈設有三組，各所述勵磁線圈相差機械角度120°。

根據上述技術方案，優選地，所述電樞線圈設有六組，每兩個所述電樞線圈串聯構成A相繞組、B相繞組和C相繞組，構成同一相的兩個所述電樞線圈相差機械角度90°。