一种集中绕组交流无刷电励磁起动发电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电励磁起动发动机领域，更具体地，设及一种集中绕组交流无刷电励 磁起动发电机。
【背景技术】
[0002] 起动/发电机是利用电机的可逆原理，让机载的发电机兼做发动机的起动机。由于 起动发电机紧靠发动机，因此工作溫度很高，不能满足在负载增多情况下电机运行的可靠 性及稳定性。在一些特定的应用场合下，例如航空起动发电对起动发电机提出了如下的要 求：1.无永磁体，由于永磁体磁特性极易受溫度影响，此外故障情况下难W灭磁，因此永磁 电机基本不被采用；2.无刷化，由于在发电工况时电机转速很高，电刷和滑环的存在，将降 低系统的可靠性，此外转速增高也极易带来磨损需要定期更换，因此传统的有刷直流电机 和转子励磁同步电机的应用受到限制;3.转子结构要求简单，由于在发电运行时，电机转速 非常高，因此要求转子结构尽可能简化，此外转速的提高也有助于减小电机的体积，提高功 率密度。
[0003] 目前，现有技术中已经针对上述的问题进行了研究，其中公开号为CN 101192785A 的专利文献中公开了一种增磁发电电励磁双凸极电机，其除了机壳、端盖、转轴等电机常规 的支撑结构外，包含=个部分：1.娃钢片叠压而成的转子铁屯、，包含有巧巾不同槽型的定子 槽，分别放置励磁绕组和电枢绕组;2.定子绕组:包括跨距为1/4定子圆周的励磁绕组和单 齿绕电枢绕组，从电机结构来看，该电机结构与传统双凸极的定子铁屯、冲片与传统异步电 机、传统开关磁阻电机的冲片完全不同，具有巧巾不同的槽型，在大槽中需要放置励磁绕组 和电枢绕组，而在小槽中放置电枢绕组，励磁绕组跨距较长，铜材料的消耗W及端部所占空 间都比较大。此外，由于励磁绕组和电枢绕组跨距不同，造成下线工艺复杂。另外，由于励磁 绕组产生的磁通比较集中，因此所需定子辆部较厚，并且在实际的工作过程中磁链波形接 近=角波，而反电势波形基本为梯形波。
[0004] 另外，期刊文献(一种双定子型磁悬浮开关磁阻起动/发电机的运行原理与实现中 国电机工程学报文章编号:0258-8013(2014)36-6458-09)公开了 一种双定子型磁悬浮开关 磁阻起动/发电机，其中该电机由内到外依次包含凸极型的内定子、转子和外定子，且=者 同屯、嵌套。外定子上等间隔地设置主绕组极，每个主绕组极上设有实现起动及发电功能的 主绕组;转子上等间隔地设置转子凸极；内定子上等间隔地设置悬浮极，每个悬浮极上设有 实现转子悬浮功能的悬浮力绕组，W外定子上的A相主绕组为例，当通W转矩电流将会产生 四极对称主磁通，类似于开关磁阻电机，依据磁阻最小原理，转子将在主绕组磁场的作用下 向与定子极对齐的方向运动，当控制A、B、C =相绕组依次轮流导通时，转子顺时针方向旋 转。当电机在外力的驱动下，W逆时针方向旋转，当转子磁极轴线运动到与定子C相绕组重 合时，给定子A相主绕组通电，即通过直流电源进行励磁。转子极将有向定子A相运动的趋 势，并受到与外力驱动力矩相反方向（顺时针方向）的力矩作用，同时转子上的机械能将转 化成磁能储存在磁场中。当开关管断开时，A相电流通过二极管续流，绕组内的电流方向不 改变，储存在磁场中的磁能将释放出来，并转化为电能回馈至电源，从而W磁场为媒介，完 成了机械能和电能之间的机电能量转化过程。如此连续地按A-B-C-A的顺序给主绕组励磁， 作用在转子上的机械能将持续转化为电能，实现发电运行。
[0005] 在上述发电机的运行过程中，虽然分别控制主绕组和悬浮力绕组，但是径向两个 自由度之间仍有影响，运种干扰将影响径向悬浮性能，在电机运转过程中产生较大的噪声， 使得转轴与辅助轴承的摩擦增大，增大损耗并缩短电机使用寿命，虽然可W通过施加与该 干扰力大小相等而方向相反的补偿力来解决运一问题，但又使控制更加复杂，增加了制造 的难度。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的W上缺陷或改进需求，本发明提供了一种集中绕组交流无刷励磁 起动发电机，其目的在于通过改进定子励磁绕组，优化定子冲片槽型，来减轻铜、铁等金属 的重量，降低增加电机功率密度。
[0007] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种集中绕组交流无刷电励磁 起动发电机，其特征在于，该发电机沿径向方向由内至外依次包括转子铁屯、、定子铁屯、、定 子单齿绕集中励磁绕组W及定子单齿绕集中电枢绕组，其中所述单齿绕集中励磁绕组及所 述定子单齿绕集中电枢绕组均匀分布于每个定子槽中，且所述单齿绕集中励磁绕组与所 述定子单齿绕集中电枢绕组需用绝缘材料隔开。
[000引进一步地，该发电机沿径向方向由内至外依次包括内定子铁屯、、单齿绕集中励磁 绕组、定子单齿绕集中电枢绕组W及外转子铁屯、，其中所述单齿绕集中励磁绕组及所述定 子单齿绕集中电枢绕组均匀分布于每个定子槽中。
[0009] 进一步地，所述定转子冲片选用0.1--0.2mm的娃钢片。
[0010] 进一步地，所述单齿绕集中励磁绕组通过可控直流电源控制，所述单齿绕集中电 枢绕组起动过程中，通过=相逆变器控制，在发电运行时，所述=相逆变器控制切换到整流 电路。
[0011] 进一步地，上述所述定子槽数Zi，所述转子槽数Z2，定子绕组极对数Pi之间满足如 下关系：
，其中，i = l，3，Zi为6的倍数。
[0012] 进一步地，所述定子槽数Zi,所述转子槽数Z2,定子绕组极对数Pi的组合为12/10/ 8。
[0013] 总体而言，通过本发明所构思的W上技术方案与现有技术相比，具有W下的有益 效果：
[0014] (1)按照本发明实现的电机绕组端部短，铜材料使用少，与现有方案相比，能节约 材料，降低成本;有效体积较大，有助于增加转矩密度；
[001引（2)定子冲片上的槽型完全相同，且都为单齿绕集中绕组，简化了下线工艺；
[0016] (3)按照本发明实现的电机拓扑采用无刷结构，转子上无任何绕组，可靠性高，适 合高速运行；
[0017] (4)按照本发明实现的电机电枢绕组反电势比较正弦，转矩脉动小，运行平稳；电 机潜在的振动和噪声会比已有的双凸极结构要小。
【附图说明】
[0018] 图1是按照本发明实现的起动发电机的结构示意图；
[0019] 图2是按照本发明实现的起动发电机的驱动电路示意图；
[0020] 图3是按照本发明实现的另外一实施例的起动发电机的结构示意图。
[0021] 在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
[0022] 1-定子铁屯、，2-转子铁屯、，3-励磁绕组，4-电枢绕组5-外转子铁屯、6-内定子铁屯、
【具体实施方式】