一种三相双凸极电机结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出一种三相双凸极电机结构，定转子均为凸极齿结构，由硅钢片冲压而成，定子极数目为6k，转子极数目为5k，其中k为正整数，定子极距为定子极弧长的2倍；转子极弧长等于或者略大于定子极弧长。该电机的特点是，每一个定子齿槽内都有励磁绕组，每相的磁通路径是相同的，其磁链和反电动势波形对称，可以消除多次谐波，得到正弦的磁链和反电动势波形，大幅度降低转矩脉动，提升转矩密度。该电机结构新颖，性能可靠，控制简单，适合用于中小功率对于输出要求较高的发电或电动场合。
【专利说明】
一种三相双凸极电机结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种电机结构，尤其涉及一种三相双凸极电机结构。
【背景技术】
[0002]双凸极电机是近几年发展起来的一种新型特种电机，双凸极电机在发电状态下不需要功率变换器的参与，控制更为方便，因此双凸极电机在航空航天、船舶工业、绿色能源等领域的应用越来越广泛。现有的双凸极电机，其定、转子均为凸极齿槽结构，定子电枢绕组为集中式绕组，其中，电励磁双凸极结构中，励磁绕组也是集中式绕组，安在定子槽内，空间相对的定子齿上的绕组串联构成一相，转子上无绕组，结构简单，运行可靠，适合高速运行和恶劣的工作环境。但是，现有的双凸极电机输出的电压中含有大量谐波，因此稳定性较差，不适用于对输出平稳性有着较高要求的精密工业领域。
【发明内容】
[0003]发明目的:为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种三相双凸极电机结构，其输出电压具有较高的平稳性。
[0004]技术方案:本实用新型提出的技术方案为:一种三相双凸极电机结构，包括:定子
2、转子4、励磁绕组I和电枢绕组3，定子2和转子4均为凸极齿结构，其特征在于:定子极数目为6k，转子极数目为5k，其中，k=l，2，3...;定子2的每个凹槽内都分布有相同的励磁绕组I，各励磁绕组I串联连接，相邻两个凹槽内的励磁绕组I极性相反;定子极按照数目均匀分为六组，位置上相对于定子2圆心对称的两组定子极为一相；定子2的每个定子极上均绕有线圈，构成一相的定子极上的线圈串联形成一组电枢绕组3。
[0005]具体的，所述定子2的定子极距为定子极弧长度的2倍，所述转子4的极弧长度等于或者大于定子极弧长度。
[0006]具体的，所述定子2和转子4均为硅钢片冲压而成。
[0007]具体的，所述励磁绕组I和电枢绕组3均为集中式绕组。
[0008]有益效果:本实用新型相对于现有双凸极电机结构，具有以下优点:
[0009]1、本实用新型提出的三相双凸极电机结构中定子的每个定子槽都有相同的励磁绕组，励磁磁通的均匀分布，当转子转动时，任意时刻转子极与定子极重合部分相等，在忽略漏磁通的情况下，任意时刻铰链的磁势接近正弦，当通入与磁势相同相位的电枢电流，就能使得输出转矩变大，功率密度变高，同时脉动非常小，具有高稳定性；
[0010]2、本实用新型的定子极和转子极数目可以随k的取值不同而灵活变动，适用于不同功率、转速的场合。
【附图说明】
[0011]图1为k取值为I时本发明的实施例结构示意图；
[0012]图2为现有技术中三相6/4双凸极电机结构图；
[0013]图3为现有技术中三相6/4双凸极电机磁路示意图；
[0014]图4为实施例的磁链波形图；
[0015]图5为实施例的输出电压波形图；
[0016]图6为实施例输出转矩仿真图；
[0017]图7为现有技术中三相6/4双凸极电机输出转矩仿真图。
[0018]图中:1、励磁绕组，2、定子，3、电枢绕组，4、转子，5、电枢绕组A的磁链波形，6、电枢绕组B的磁链波形，7、电枢绕组C的磁链波形。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
[0020]本实用新型提出的一种三相双凸极电机结构，包括:定子2、转子4、励磁绕组I和电枢绕组3，定子2和转子4均为凸极齿结构，其特征在于:定子极数目为6k，转子极数目为5k，其中，k=l，2，3...;定子2的每个凹槽内都分布有相同的励磁绕组1，各励磁绕组I串联连接，相邻两个凹槽内的励磁绕组I极性相反;定子极按照数目均匀分为六组，位置上相对于定子2圆心对称的两组定子极为一相;定子2的每个定子极上均绕有线圈，构成一相的定子极上的线圈串联形成一组电枢绕组3。
[0021]本实用新型的定子极和转子极数目可以随k的取值不同而灵活变动，从而适用于不同功率、转速的需求，每一个定子齿槽内都有励磁绕组，每相的磁通路径是相同的，其磁链和反电动势波形对称，可以消除多次谐波，得到正弦的磁链和反电动势波形，大幅度降低转矩脉动，提升转矩密度。
[0022]实施例:如图1所示为k取值为I时本实用新型的结构示意图，定子极数目为6，分别为A1、A2、B1、B2、C1、C2，转子极数目为5;定子2的6个凹槽内都分布有相同的励磁绕组1，各励磁绕组I串联连接，相邻两个凹槽内的励磁绕组I极性相反;定子2的每个定子极上均绕有线圈，A1、A2上所绕的线圈串联作为电枢绕组A，B1、B2上所绕的线圈串联作为电枢绕组B，Cl、C2上所绕的线圈串联作为电枢绕组C，每个电枢绕组3对应的定子极构成一相，S卩A1、A2为一相，B1、B2为一相，Cl、C2为一相。
[0023]上述实施例的磁链波形如图4所示，图中，曲线5为电枢绕组A的磁链波形，曲线6为电枢绕组B的磁链波形，曲线7为电枢绕组C的磁链波形。该实施例的输出电压波形如图5所不O
[0024]图2所示为现有技术中三相6/4双凸极电机结构，该结构包括6个定子极和4个转子极，关于定子圆心中心对称的2个定子齿上的线圈串联构成一相电枢绕组，励磁绕组只有一对，所述三相6/4双凸极电极结构有A-A、B-B、C-C三相电枢绕组，转子有6个凸极齿，每个凸极齿上均无任何绕组，定子齿宽和转子齿宽相等。
[0025]本实用新型与三相6/4双凸极电机结构相比，三相6/4双凸极电机结构不是每个定子槽都有励磁绕组，而本发明提出的三相双凸极电机结构每个定子槽都有励磁绕组。其不同而引起的区别是，三相6/4双凸极电机结构在不同阶段定子极和转子极的重合面积不同，因此三相6/4双凸极电机结构在不同阶段的磁通路径是不同的，其磁通路径呈轴对称，其磁路示意图如图3所示；而三相双凸极电机结构因为任意时刻定子极和转子极的重合面积相等，因此每个阶段的磁通路径都是相同的，其磁通路径呈中心对称。因而三相双凸极电机结构的磁链相比三相6/4双凸极电机结构更加对称，其输出谐波更小，输出更加稳定。
[0026]另一方面，转子极数为偶数的双凸极电机结构，如双凸极6/4电机结构，由于定转子均为凸极齿槽结构，齿槽转矩较大，本实施例的电机输出转矩仿真图如图6所示，现有技术中的三相6/4双凸极电机输出转矩仿真图如图7所示。两图比较可知，奇数的转子极数可以大大的减小电机的齿槽转矩。本发明提出的三相双凸极电机结构为了适应奇数的转子极数结构，励磁磁通回路以每个定子齿槽为一个回路，因而在每个定子槽内放置励磁线圈。其电枢匝链磁链呈双极性变化，因而用标准的正弦波供电，可以提高电机磁的利用率和运行效率。
[0027]作为优选，本实用新型中的定子2和转子4均由硅钢片冲压而成，定子2的定子极距为定子极弧长度的2倍，转子4的极弧长度等于或者大于定子极弧长度，励磁绕组I和电枢绕组3均为集中式绕组，这样可以使得电机在任意位置时每相的定、转子重叠角之和为常数，理论上可以使永磁体的工作点恒定，减小永磁电机的定位力矩。
[0028]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种三相双凸极电机结构，包括:定子(2)、转子(4)、励磁绕组(I)和电枢绕组(3)，定子(2)和转子(4)均为凸极齿结构，其特征在于:定子极数目为6k，转子极数目为5k，其中，k=1，2，3...;定子(2)的每个凹槽内都分布有相同的励磁绕组(1)，各励磁绕组(I)串联连接，相邻两个凹槽内的励磁绕组(I)极性相反;定子极按照数目均匀分为六组，位置上相对于定子(2)圆心对称的两组定子极为一相;定子(2)的每个定子极上均绕有线圈，构成一相的定子极上的线圈串联形成一组电枢绕组(3)。2.根据权利要求1所述的一种三相双凸极电机结构，其特征在于，所述定子(2)的定子极距为定子极弧长度的2倍，所述转子(4)的极弧长度等于或者大于定子极弧长度。3.根据权利要求1所述的一种三相双凸极电机结构，其特征在于，所述定子(2)和转子(4)均为硅钢片冲压而成。4.根据权利要求1所述的一种三相双凸极电机结构，其特征在于，所述励磁绕组(I)和电枢绕组(3)均为集中式绕组。
【文档编号】H02K29/03GK205430012SQ201520873955
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年11月4日
【发明人】侯丽钢, 孟小利, 刘建明, 周倩云, 杜幼芝, 丁立伟
【申请人】南京航空航天大学