四相8-10极双电枢绕组磁阻电机的制作方法

本发明属于电机领域，涉及一种磁阻电机，具体涉及一种四相8-10极双电枢绕组磁阻电机。

背景技术：

上世纪90年代以来，高性能永磁材料和电力电子技术的迅猛发展，磁阻电机取得了快速发展，磁阻电机是变磁阻电机的一种类型，变磁阻电机有单边凸极和双边凸极两种，由于双变凸极变磁阻电机的磁阻最大值和最小值之比最大，机电能量转换特性更好，在航空航天，风力发电，新能源汽车方面有广泛的应用前景。

变磁阻电机的最大特点是电机转子上没有永磁磁钢，也没有励磁绕组，转子由硅钢冲片叠成，因此变磁阻电机的结构非常简单。磁阻电机按相数来分，有单相，二相或四相，三相，五相和多相磁阻电机。随着相数的增加，电机的转矩脉动或者整流输出电压的波动减小。但随着相数的增加，电机的结构也会变的更加复杂。

磁阻电机的励磁方式分为电励磁方式、永磁体励磁方式和混合励磁方式三种。永磁励磁磁阻电机有功率密度大，效率高等优点，但是也存在磁场不能调节等问题。电励磁电机的励磁电流调节方便，改变励磁电流即可改变输出电压，但是存在当直流励磁装置发生故障时，电机不能正常运行和效率低的等问题。混合励磁电机的励磁磁场由永磁体和励磁绕组共同产生。与永磁电机比较，混合励磁电机具有调节气隙磁场的能力；与电励磁同步电机相比，具有较小的电枢反应电抗。混合励磁电机不仅能继承永磁电机的诸多特点，而且还具有气隙磁场可调和改善电机调速等优点。传统双凸极电励磁电机的励磁一般采用的是集中励磁，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，从而导致电机电枢绕组损耗和整流桥损耗分布不均的问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，提供一种四相8-10极双电枢绕组磁阻电机，用于解决电机电枢绕组损耗和整流桥损耗分布不均的问题，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种四相8-10极双电枢绕组磁阻电机，其特征在于，包括：定子，具有8个定子极；转子，可转动地安装在定子内，具有10个转子极；8个电枢绕组，绕在每个定子极上；以及8个励磁绕组，均匀分布在定子的圆周上，位于相邻的两个定子极之间，用于使各相的磁路对称，其中，每个电枢绕组包括呈上下放置的第一套电枢绕组和第二套电枢绕组，第一套电枢绕组位于定子极上远离转子的位置，第二套电枢绕组位于定子极上靠近转子的位置，相隔180度机械角度的两个定子极上的两个电枢绕组相互反向串联构成一相电枢绕组。

本发明提供的四相8-10极双电枢绕组磁阻电机，还可以具有这样的特征，其中，第一套电枢绕组的同名端与公共端连接，另一端与整流二极管的正端连接，第二套电枢绕组的同名端与整流二极管的正端连接，另一端与公共端连接。

本发明提供的四相8-10极双电枢绕组磁阻电机，还可以具有这样的特征，其中，定子极的圆周上均匀分布有励磁绕组，定子具有定子轭部，该定子轭部位于相邻的两个定子极之间，在靠近励磁绕组的定子轭部上固定设置有永磁体。

本发明提供的四相8-10极双电枢绕组磁阻电机，还可以具有这样的特征，其中，当励磁绕组不通电时，永磁体的一部分磁通经过磁分路旁路，使得经过气隙的磁感应减小，

当励磁绕组正向通电时，磁路磁阻增加，旁路磁通减小，永磁体产生的磁通大部分经过气隙，通过改变励磁绕组的电流的大小，使得气隙的磁通进行变化，从而改变气隙的磁场大小。

发明作用与效果

根据本发明的四相8-10极双电枢绕组磁阻电机，在传统的混合励磁磁阻电机的基础上，结合磁阻电机的本体特性，在同一定子极上绕有两套同相的电枢绕组，两套绕组呈上下放置，相隔180度机械角度的两个定子极上的两个电枢绕组相互反向串联构成一相电枢绕组，且两套电枢绕组分别采用不同的整流电路的方法，确保电机转子离开和滑入定子极时，该相定子极均向负载供电，增加输出功率，并且两套绕组的整流电路之间没有电气联系，增加了电机的容错性。在每个定子极上集中绕制励磁绕组，绕着定子圆周均匀分布，使各相磁路对称，减小转矩波动和整流输出电压脉动等优点。在靠近励磁绕组的定子的定子轭部放置永磁体，构成磁分路的混合励磁磁阻电机，电励磁线圈不通电时，永磁体的一部分磁通经磁分路旁路，降低了气隙磁感应。电励磁线圈通正向电流后，减小了旁路磁通。励磁电流越大，气隙磁感应也越大。这种结构可用较小的励磁磁动势变化得到较大的气隙磁场调节范围。

附图说明

图1是本发明实施例的四相8-10极双电枢绕组磁阻电机的二维图；

图2是本发明实施例的四相8-10极双电枢绕组磁阻电机的整流电路图；

图3是本发明实施例的四相8-10极双电枢绕组磁阻电机a、b、c、d四相的第一套电枢绕组的空载磁链仿真图；

图4是本发明实施例的四相8-10极双电枢绕组磁阻电机a相的两电枢绕组的空载磁链仿真图；

图5是本发明实施例的四相8-10极双电枢绕组磁阻电机a、b、c、d四相的第一套电枢绕组的空载反电势仿真图；

图6是本发明实施例的四相8-10极双电枢绕组磁阻电机a相的两电枢绕组的空载反电势仿真图；

图7是本发明实施例的四相8-10极双电枢绕组磁阻电机未滤波的空载整流输出电压仿真图。

具体实施方式

以下结合附图以及实施例来说明本发明的具体实施方式。

<实施例>

图1是本发明实施例的四相8-10极双电枢绕组磁阻电机的二维图。

如图1所示，本实施例提供一种四相8-10极双电枢绕组磁阻电机100，用于向负载供电，包括定子1、转子2、电枢绕组3、励磁绕线组4、永磁体5以及磁分路6。

定子1具有多个定子极11以及定子轭部12。本实施例中，定子极11的个数为8个。8个定子极11对应形成包括a相、b相、c相、d相的四相。定子轭部12位于相邻的两个定子11极之间。

转子2可转动地安装在定子1内，具有多个转子极21。本实施例中，转子极的个数为10个。

电枢绕组3，与定子极1相对应，绕在每个定子极11上，包括呈上下放置的第一套电枢绕组31和第二套电枢绕组32。

第一套电枢绕组31位于定子极11上远离转子2的位置，第二套电枢绕组32位于定子极11上靠近转子2的位置，

第一套电枢绕组31与对应的第二套电枢绕组32相互反向串联从而构成一相电枢绕组。

相隔180度机械角度的两个定子极11上的两个电枢绕组3相互反向串联构成一相电枢绕组。

本实施例中，每套电枢绕组3分别对应增磁发电方式(即转子极滑出定子极11)和去磁发电方式(即转子极滑入定子极11)。

图2是本发明实施例的四相8-10极双电枢绕组磁阻电机的整流电路图。

如图2所示，la1、lb1、lc1、ld1分别为a相、b相、c相、d相的第一套电枢绕组电感；la2、lb2、lc2、ld2分别为a相、b相、c相、d相的第二套电枢绕组电感；da1、db1、dc1、dd1、da2、db2、dc2、dd2为整流电路二极管；ra1、rb1、rc1、rd1分别为a相、b相、c相、d相的第一套电枢绕组电阻；ra2、rb2、rc2、rd2分别为a相、b相、c相、d相的第二套电枢绕组电阻；ea1、eb1、ec1、ed1分别为a相、b相、c相、d相的第一套电枢绕组的空载反电势；ea2、eb2、ec2、ed2分别为a相、b相、c相、d相的第二套电枢绕组的空载反电势。

如图2所示，各相的第一套电枢绕组31的同名端与公共端连接，另一端与整流二极管的正端连接。

各相的第二套电枢绕组32的同名端与整流二极管的正端连接，另一端与公共端连接。

当转子极21滑入和滑出定子极11时，该相定子极11向负载供电。

a相的第一套电枢绕组31连接在二极管da1正端和公共端之间，b相的第一套电枢绕组31连接在二极管db1正端和公共端之间，c相的第一套电枢绕组31连接在二极管dc1正端和公共端之间，d相的第一套电枢绕组31连接在二极管dd1正端和公共端之间。

a相的第二套电枢绕组32连接在二极管da2正端和公共端之间，b相的第二套电枢绕组32连接在二极管db2正端和公共端之间，c相的第二套电枢绕组32连接在二极管dc2正端和公共端之间，d相的第二套电枢绕组32连接在二极管dd2正端和公共端之间。

当电枢绕组3与整流装置如图2所示连接时，在转子极滑入和滑出定子极时，该相定子极11都能向负载供电，从而提高输出功率、减小电压波动率，同时增加电机的容错能力。

励磁绕组4均匀分布在定子1的圆周上，位于相邻的两个定子极11之间，用于使各相的磁路对称，从而使得转矩脉动和整流输出电压波动减小。本实施例中，励磁绕组4的个数为8个。

永磁体5固定设置在靠近励磁绕组4的定子轭部12上，从而构成分路的混合励磁磁阻电机。

本实施例中，四相8-10极双电枢绕组磁阻电机100具有8个永磁体5。

当励磁绕组4不通电时，永磁体5的一部分磁通经过磁分路6旁路，使得经过气隙的磁感应减小，

当励磁绕组正向通电时，磁路磁阻增加，旁路磁通减小，永磁体产生的磁通大部分经过气隙，通过改变励磁绕组的电流的大小，使得气隙的磁通进行变化，从而改变气隙的磁场大小。

图3是本发明实施例的四相8-10极双电枢绕组磁阻电机a、b、c、d四相的第一套电枢绕组的空载磁链仿真图。

如图3所示，这是第一套电枢绕组各相磁链的波形，从图3可见各相磁链波形对称，说明了各相磁路对称，能够减小输出电压波动率，使电机电枢绕组整流桥损耗分布均匀。

图4是本发明实施例的四相8-10极双电枢绕组磁阻电机a相的两电枢绕组的空载磁链仿真图。

如图4所示，这是a相两套电枢绕组的磁链波形，因为两套电枢绕组呈上下放置，不同的位置磁链大小，导致两套绕组的磁链幅值大小不同。

图5是本发明实施例的四相8-10极双电枢绕组磁阻电机a、b、c、d四相的第一套电枢绕组的空载反电势仿真图。

如图5所示，这是第一套电枢绕组各相空载相电压的波形，从图5可见各相相电压波形对称，说明了各相磁路对称，能够减小输出电压波动率，使电机电枢绕组吮毫和整流桥损耗分布均匀。

图6是本发明实施例的四相8-10极双电枢绕组磁阻电机a相的两电枢绕组的空载反电势仿真图。

如图6所示，这是a相两套绕组的空载相电压波形，虽然两套绕组的磁链幅值有明显的差异，但是a相两套绕组的空载相电压波形几乎重合。

图7是本发明实施例的四相8-10极双电枢绕组磁阻电机未滤波的空载整流输出电压仿真图。

如图7所示，这是无滤波器时的空载输出电压，可见本实施例的电机电压波动率较小。

实施例作用与效果

本实施例提供的四相8-10极双电枢绕组磁阻电机，在传统的混合励磁磁阻电机的基础上，结合磁阻电机的本体特性，在同一定子极上绕有两套同相的电枢绕组，两套绕组呈上下放置，相隔180度机械角度的两个定子极上的两个电枢绕组相互反向串联构成一相电枢绕组。且两套电枢绕组分别采用不同的整流电路的方法，确保电机转子离开和滑入定子极时，该相定子极均向负载供电，增加输出功率，并且两套绕组的整流电路之间没有电气联系，增加了电机的容错性。

本实施例提供的四相8-10极双电枢绕组磁阻电机，每个定子极上集中绕制励磁绕组，绕着定子圆周均匀分布，使各相磁路对称，减小转矩波动和整流输出电压脉动等优点。并且在靠近励磁绕组的定子定子轭部放置永磁体，构成磁分路的混合励磁磁阻电机，电励磁线圈不通电时，永磁体的一部分磁通经磁分路旁路，降低了气隙磁感应。电励磁线圈通正向电流后，减小了旁路磁通。励磁电流越大，气隙磁感应也越大。这种结构可用较小的励磁磁动势变化得到较大的气隙磁场调节范围。

上述实施例仅用于举例说明本发明的具体实施方式，而本发明不限于上述实施例的描述范围。