一种五相容错涡轮发电机的制作方法

本发明涉及一种五相容错涡轮发电机，属于汽车电器技术领域。

背景技术：

发电机，是工业中一种常见的发电工具，目前汽车发电机大多是由皮带轮驱动的交流发电机，该发电机发电效率在50%左右。因此发动机带动发电机发电的总效率仅由17.5%左右，这远远小于汽轮发电机的发电效率。涡轮发电机通常包括用于产生机械能的燃气轮机，以及用于把机械能转化为电能的发电机或交流发电机。涡轮发电机主要由涡轮、发电机及两者的连接机构组成，根据涡轮与发电机连接方式的不同及发电机本身结构的不同，主要涡轮发电机主要分为以下三种：应用转动密封的硬连接方式的涡轮发电机；磁耦合连接的涡轮发电机;转子涡轮与发电机转子固连、内部绕制定子线圈的涡轮发电机。

在目前公开的技术中，申请号为2016102561230的发明专利申请，一种废气涡轮驱动电励磁发电机，由轴、废气涡轮、废气涡轮壳两套励磁绕组、两个定子铁心、两套电枢绕组、转子铁心和电机外壳组成。该发明的技术转子为一体成型制造，无励磁绕组，采用通电线圈励磁可适应废气涡轮所处的高温、高速的工作环境。申请号为200910231550的发明专利申请，废气涡轮驱动复合励磁发电机，包括废气涡轮机，前、后端盖，转子和定子，其特征在于转子包括永磁转子和电励磁转子，两者共用同一个电枢绕组，产生的磁场在磁路中并联合成。上述申请专利电机不能适应废气涡轮所处的高温、高速运转环境。

本发明提出了一种五相容错涡轮发电机，采用电励磁的方式。辅助绕组会在电机大负荷作用时配合电枢绕组进行工作，以适应不同的工作状况。定子铁心是由15个定子槽和15个辅助槽均匀布置组成，电枢绕组跨两个定子极绕制，辅助绕组围一个定子槽绕制，辅助绕组绕线短，励磁效率高。

技术实现要素：

在本发明所要解决的技术问题：提出一种辅助绕组结构的五相容错涡轮发电机，减少齿槽效应，电枢反应以及电机的转矩脉动。

本发明采用如下技术方案：

一种五相容错涡轮发电机，包括定子铁心，电枢绕组，轴，辅助绕组，转子铁心；

所述转子铁心为扇形，分为4x个，位于定子铁心内侧且与定子存在一定间隙，可以绕轴旋转；

定子包括均匀布置的15个定子槽和15个辅助槽，每两个定子槽中间设有辅助槽；

所述辅助槽的形状为圆柱形；

定子槽内绕有a相、b相、c相、d相、e相共五相电枢绕组，电枢绕组跨2个定子极分布绕制而成；a相绕组由第3定子槽绕入第1定子槽，再由第11定子槽绕入第9定子槽，再从第10定子槽绕入第8定子槽；b相绕组由第6定子槽绕入第4定子槽，再由第14定子槽绕入第12定子槽，再从第13定子槽绕入第11定子槽；c相绕组由第9定子槽绕入第7定子槽，再由第2定子槽绕入第15定子槽，再从第1定子槽绕入第14定子槽；d相绕组由第12定子槽绕入第10定子槽，再由第5定子槽绕入第3定子槽，再从第4定子槽绕入第2定子槽；e相绕组由第15定子槽绕入第13定子槽，再由第8定子槽绕入第6定子槽，再从第7定子槽绕入第5定子槽；

所述辅助绕组由第17辅助槽绕入第16辅助槽，再由第25辅助槽绕入第24辅助槽，再从第24辅助槽绕入第23辅助槽归于a相绕组；辅助绕组由第20辅助槽绕入第19辅助槽，再由第28辅助槽绕入第27辅助槽，再从第27辅助槽绕入第26辅助槽归于b相绕组；辅助绕组由第23辅助槽绕入第22辅助槽，再由第16辅助槽绕入第30辅助槽，再从第30辅助槽绕入第29辅助槽归于c相绕组；辅助绕组由第26辅助槽绕入第25辅助槽，再由第19辅助槽绕入第18辅助槽，再从第18辅助槽绕入第17辅助槽归于d相绕组；辅助绕组由第29辅助槽绕入第28辅助槽，再由第22辅助槽绕入第21辅助槽，再从第21辅助槽绕入第20辅助槽归于e相绕组。

所述的一种五相容错涡轮发电机，其特征在于：同一相的电枢绕组和辅助绕组串联；当电机小负荷运作时，只有电枢绕组起作用；当电机大负荷运作时，辅助绕组与电枢绕组同时起作用；

所述的一种五相容错涡轮发电机，其特征在于：电枢绕组跨两个定子极分布绕制；

所述的一种五相容错涡轮发电机，其特征在于：主辅助槽与副辅助槽的对称中心线位于极弧的三等分点。

本发明的有益效果如下：

（1）电机采用的转子上无励磁绕组、结构简单，坚固耐用，调速范围宽，适合高速运行；

（2）辅助绕组与电枢绕组配合，以分别适应高负荷和低负荷不同的工作状况；

（3）电枢绕组跨两个定子极分布绕制，可以减少齿槽效应；

（4）电机齿槽转矩小、转矩脉动小、噪音低、起动转矩大、运行平稳、效率高；

（5）补充了转矩斜坡值，减小了磁阻电机的转矩脉动。

附图说明

图1是本发明一种五相容错涡轮发电机结构示意图。其中：1定子铁心、2定子槽、3电枢绕组、4轴、5圆柱形辅助槽、6辅助绕组、7转子铁心；

图2是本发明一种五相容错涡轮发电机电枢绕组绕线图。其中上部的序号1-15表示定子槽数序号，a、b、c、d、e代表了五相绕组；

图3是本发明一种五相容错涡轮发电机辅助绕组绕线图。其中上部的序号16-30表示辅助槽数序号；

图4是本发明一种五相容错涡轮发电机原理图。b1表示空载下产生的磁通密度分布曲线，b2表示电枢绕组单独作用产生的磁通密度分布曲线，b3表示辅助绕组单独作用产生的磁通密度分布曲线，b4表示电枢绕组和辅助绕组共同作用时产生的磁通密度分布曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明一种五相容错涡轮发电机结构示意图。

所述一种五相容错涡轮发电机包括定子铁心（1），电枢绕组（3），轴（4），辅助绕组（6），转子铁心（7）；

所述转子铁心（7）为扇形，分为4x个，这里取x=1，位于定子铁心（1）内侧且与定子铁心（1）存在一定间隙，可以绕轴（4）旋转；

定子包括均匀布置的15个定子槽（2）和15个辅助槽（5），每两个定子槽中间设有辅助槽（5），辅助槽（5）的形状为圆柱形；

定子槽（2）内绕有a相电枢绕组、b相电枢绕组、c相电枢绕组、d相电枢绕组、e相电枢绕组，共五相电枢绕组（3）依次设置在定子铁心（1）上，电枢绕组跨2个定子极分布绕制而成，所有定子铁心（1）上的电枢绕组（3）的绕向一致；

每两个定子槽（2）中间设有辅助槽（5），所述辅助绕组（6）从定子槽（2）一侧的辅助槽（5）绕入另一侧辅助槽（5），辅助绕组（6）采用集中式绕组，所有辅助绕组的绕向一致；同一相的电枢绕组（3）和辅助绕组（6）串联。

图2是本发明一种五相容错涡轮发电机电枢绕组绕线图。

其中图中a、b、c、d、e分别依次代表了a相电枢绕组、b相电枢绕组、c相电枢绕组、d相电枢绕组和e相电枢绕组；a相绕组由第3定子槽（2）绕入第1定子槽（2），再由第11定子槽（2）绕入第9定子槽（2），再从第10定子槽（2）绕入第8定子槽（2）；b相绕组由第6定子槽（2）绕入第4定子槽（2），再由第14定子槽（2）绕入第12定子槽（2），再从第13定子槽（2）绕入第11定子槽（2）；c相绕组由第9定子槽（2）绕入第7定子槽（2），再由第2定子槽（2）绕入第15定子槽（2），再从第1定子槽（2）绕入第14定子槽（2）；d相绕组由第12定子槽（2）绕入第10定子槽（2），再由第5定子槽（2）绕入第3定子槽（2），再从第4定子槽（2）绕入第2定子槽（2）；e相绕组由第15定子槽（2）绕入第13定子槽（2），再由第8定子槽（2）绕入第6定子槽（2），再从第7定子槽（2）绕入第5定子槽（2）。

图3是本发明一种五相容错涡轮发电机辅助绕组绕线图。

辅助绕组（6）由第17辅助槽（5）绕入第16辅助槽（5），再由第25辅助槽（5）绕入第24辅助槽（5），再从第24辅助槽（5）绕入第23辅助槽（5）归于a相绕组；辅助绕组（6）由第20辅助槽（5）绕入第19辅助槽（5），再由第28辅助槽（5）绕入第27辅助槽（5），再从第27辅助槽（5）绕入第26辅助槽（5）归于b相绕组；辅助绕组（6）由第23（5）辅助槽绕入第22（5）辅助槽，再由第16辅助槽（5）绕入第30辅助槽（5），再从第30辅助槽（5）绕入第29辅助槽（5）归于c相绕组；辅助绕组（6）由第26辅助槽（5）绕入第25辅助槽（5），再由第19辅助槽（5）绕入第18辅助槽（5），再从第18辅助槽（5）绕入第17辅助槽（5）归于d相绕组；辅助绕组（6）由第29辅助槽（5）绕入第28辅助槽（5），再由第22辅助槽（5）绕入第21辅助槽（5），再从第21辅助槽（5）绕入第20辅助槽（5）归于e相绕组；

图4是本发明一种五相容错涡轮发电机原理图。

b1表示空载下产生的磁通密度分布曲线，b2表示电枢绕组（3）单独作用产生的磁通密度分布曲线，b3表示辅助绕组（6）单独作用产生的磁通密度分布曲线，b4表示电枢绕组（3）和辅助绕组（6）共同作用时产生的磁通密度分布曲线。辅助绕组的存在，有效减少了电枢反应，减小了电机的转矩脉动。

本发明所述的一种五相容错涡轮发电机，在大负荷工况下，若给辅助绕组通以电流，则各定子极上会产生辅助磁场。当转子旋转时，会依次增大或减小各定子极上的磁通量，从而引起各相电枢绕组匝链的磁通量变化；辅助绕组与电枢绕组相互配合，适应不同工况下的运作，并且电枢绕组采用跨两极绕制，使电机减少齿槽效应，辅助电枢绕组的存在，有效的改变了磁通密度分布曲线，减小了电机的转矩脉动。