五相5N/4N极电枢与励磁绕组容错电励磁双凸极电机的制作方法

本实用新型涉及一种双凸极电机，尤其是一种电励磁双凸极电机。

背景技术：

双凸极电机是伴随着功率电子学和微电子学的飞速发展出现的一种新型一体化系统。其独特的结构和优良的电气性能正在得到越来越多的关注和研究，双凸极电机的主要优点是结构简单，工作可靠，重量轻，体积小，成本低，功率密度高，效率高，具有极其广阔的应用前景。电磁式双凸极电机是在双凸极电机基础上提出来的一种新型电机，该电机壳方便地实现起动，发电双功能，是新型电源的理想起动/发电机。

电励磁双凸极电机的特点：1直流电励磁，没有永磁体，故成本低廉，因为没有永磁体所以不存在退磁的问题。2转子上没有电枢绕组也没有励磁绕组，转子是由硅钢片叠压而成，没有线圈和磁钢，结构简单，牢固。3电励磁双凸极电机的所有电枢绕组和励磁绕组全部都在定子上，不易损坏，同时易于散热。4调节励磁电流即可调节输出电压，使输出电压不随负载变化而变化，也就省去了变频器，可以采用二极管不控整流电路，这样显著的简化了电路，提高了双凸极电机的可靠性，降低了成本。

双凸极电机一般都应用在大飞机起动/发电系统，新能源发电，车辆驱动系统和燃油泵系统，双凸极电机的优点是结构简单，工作可靠，直流发电和调压方便。

传统双凸极电励磁电机的励磁一般采用的是分布励磁，励磁绕组绕制在多个双凸极电机的定子极上，存在相磁路不对称的问题，会导致电机电枢绕组损耗和整流桥损耗分布不均的问题。与此同时，也增加了电机的电机整流输出电压脉动。因此，需要采用一种励磁绕组均匀的分布在定子极上，励磁绕组相对电枢绕组的位置相同，电枢绕组出力均匀，产生对称的相磁路电磁力平衡，并且保持了传统电励磁双凸极电机，调磁方便，结构简单，易于散热，可靠高的优点。

技术实现要素：

本实用新型在传统的电励磁双凸极电机的基础上，结合双凸极电机的本体特性，提出了一种五相5n/4n极电枢与励磁绕组依次隔离式容错电励磁双凸极电机，电枢绕组和励磁绕组均匀绕制在定子极上，每个电枢绕组和励磁绕组之间存在一个无绕组的定子极，减小了电枢绕组和励磁绕组之间的互感，因为间隔一个无绕组的定子，相与相之间存在物理隔离，避免了相与相之间的匝间短路，增加电机的容错性。由于励磁绕组分布均匀和每一相电枢绕组的距离相同，电枢绕组出力均匀，产生对称的相磁路，电磁力平衡，并且保持了传统分布励磁双凸极电机，调磁方便，成本低廉，转子结构简单可靠的优点。为更好的利用双凸极电机电动和发电运行特性奠定了基础。

本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种五相5n/4n极电枢与励磁绕组容错电励磁双凸极电机，包括定子、转子，所述定子的定子极上交错绕有套电枢绕组和励磁绕组，每个电枢绕组与励磁绕组之间具有一个无绕组的定子极，使电枢绕组与励磁绕组不出现重叠，减小电枢绕组和励磁绕组之间的互感，避免电枢绕组和励磁绕组之间的匝间短路，增加电机的容错性。

进一步，所述励磁绕组与电枢绕组均匀的分布在定子极上，由于励磁绕组分布均匀和每一相电枢绕组的距离相同，使电枢绕组出力均匀，产生对称的相磁路，电磁力平衡。

进一步，所述电枢绕组的一端引出接在一起，另一端接在全桥电路两个二极管之间。

本实用新型的新型五相5n/4n(n是正整数)结构电励磁同步电机采取以上技术方案，具有以下有益效果：

(1)避免匝间短路，容错性大大增加；

(2)绕组绕制简单，易于散热，不易损坏；

(3)相磁路对称，电励磁平衡；

(4)增加绕组线径，降低铜损。

附图说明

图1是20/16结构电励磁同步电机二维结构图；

图2是20/16结构电励磁同步电机整流电路图；

图3是五相绕组磁链仿真图；

图4五相绕组反电动势仿真图；

图5是整流输出电压仿真图；

图中的主要符号名称：z为整流电路所接的负载；la1、lb1、lc1、ld1、le1分别为20/16结构电励磁同步电机的a相、b相、c相、d相、e相绕组电感；d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、d8、d9、d10为整流电路二极管；ea1、eb1、ec1、ed1、ee1分别为20/16结构电励磁同步电机的a相、b相、c相、d相、e相反电势；a、b、c、d、e分别为20/16集中励磁双馈电励磁同步电机的a相、b相、c相、d相、e相电枢绕组；f为20/16电励磁同步电机励磁绕组。

具体实施方式

本实用新型公布了一种新型五相5n/4n(n是正整数)结构容错电励磁双凸极电机，该电机的定子极上绕有一套电枢绕组和一套励磁绕组。电枢绕组的一端引出接在一起，另一端接在全桥电路两个二极管之间，a相绕组接在二极管d1正端和二极管d8负端之间，b相绕组接在二极管d2正端和二极管d7负端之间，c相绕组接在二极管d3正端和二极管d6负端之间，d相绕组接在二极管d4正端和二极管d5负端之间。电枢绕组和励磁绕组均匀绕制在定子极上，每个电枢绕组和励磁绕组之间存在一个无绕组的定子极。减小了电枢绕组和励磁绕组之间的互感，因为间隔一个无绕组的定子，相与相之间存在物理隔离，避免了相与相之间的匝间短路，增加电机的容错性。由于励磁绕组分布均匀和每一相电枢绕组的距离相同，电枢绕组出力均匀，产生对称的相磁路，电磁力平衡。并且保持了传统分布励磁双凸极电机，调磁方便，成本低廉，转子结构简单可靠的优点。

本实用新型适用于各种5n/4n(n是正整数)结构的容错电励磁双凸极电机，下面将结合附图以五相20/16结构的电励磁双凸极电机为例对实用新型技术方案进行详细说明：

本实用新型中的五相20/16结构的容错电励磁双凸极电机的平面结构，如图1所示，定子1、转子2均为双凸极结构，励磁绕组4中通入励磁电流，在电机内部产生主磁场。该电机定子极上有一套电枢绕组3和励磁绕组4，电枢绕组3的一端引出接在一起，另一端接在全桥电路两个二极管之间，a相绕组接在二极管d1正端和二极管d8负端之间，b相绕组接在二极管d2正端和二极管d7负端之间，c相绕组接在二极管d3正端和二极管d6负端之间，d相绕组接在二极管d4正端和二极管d5负端之间。电枢绕组3和励磁绕组4均匀绕制在定子极上，每个电枢绕组3和励磁绕组4之间存在一个无绕组的定子极。减小了电枢绕组和励磁绕组之间的互感，因为间隔一个无绕组的定子，相与相之间存在物理隔离，避免了相与相之间的匝间短路，增加电机的容错性。该电机有五相电枢绕组存在，分别是a、b、c、d、e，这五相的负极分别是x、y、z、w、m，电枢绕组的绕线方式如图1所示。电枢绕组3和励磁绕组4共同构成新型双凸极电机发电系统。

与20/16结构电励磁同步电机相对应的发电系统的整流电路如图2所示，本文以全桥不控整流电路为例进行说明，电枢绕组的一端引出接在一起，另一端接在全桥电路两个二极管之间，a相绕组接在二极管d1正端和二极管d8负端之间，b相绕组接在二极管d2正端和二极管d7负端之间，c相绕组接在二极管d3正端和二极管d6负端之间，d相绕组接在二极管d4正端和二极管d5负端之间。

电机的初始位置如图1所示，a、b、c、d、e五相磁链如图3所示a、b、c、d、e五相反电势如图4所示，根据绕组与二极管的连接方式可知，a、b、c、d、e五相绕组在转子极滑入对应的定子极时向负载输出电能，即a、b、c、d、e五相绕组反电势为负时向负载输出电能，图5是未滤波的整流输出电压波形。

本实用新型与现有技术相比，该电机的定子极上有一套电枢绕组和励磁绕组。电枢绕组和励磁绕组均匀绕制在定子极上，每个电枢绕组和励磁绕组之间存在一个无绕组的定子极，可减小电枢绕组和励磁绕组之间的互感，因为间隔一个无绕组的定子，相与相之间存在物理隔离，避免了相与相之间的匝间短路，增加电机的容错性。由于励磁绕组分布均匀和每一相电枢绕组的距离相同，电枢绕组出力均匀，产生对称的相磁路，电磁力平衡。并且保持了传统分布励磁双凸极电机，调磁方便，成本低廉，转子结构简单可靠的优点。

这种绕组结构和整流方式实现方便，结构简单，具有良好的应用前景。