CN103178669A - 一种横向磁通相段式无刷双馈感应电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种横向磁通相段式无刷双馈感应电机，旨在提高感应电机功率和转矩密度，可直接驱动，实现无刷双馈调速或调频控制。该电机包括功率和控制相定子环体与相转子环体。功率或控制相定子或相转子环体是在用无磁钢或类似性能材料制造的两部分环体盒内，安装一系列呈圆周阵列分布的相定子或相转子磁极，磁极U型槽口朝向气隙圆弧面，U型槽中贯穿一个相定子或相转子绕组；相定子环体的磁极端面露出环体盒内圈，相转子环体的磁极端面露出环体盒外圈；功率和控制相定子环体与相转子环体隔气隙同轴心环套，沿轴以相分段装配；功率与控制同相转子环体的相绕组串联成闭合回路。本发明具有通用性，特别适用于风力发电机等大中型电机领域。

Description

一种横向磁通相段式无刷双馈感应电机

技术领域

本发明涉及一种交流无刷双馈电机，特别涉及一种横向磁通相段结构的无刷双馈感应电机。

背景技术

随着风力发电、水力发电、风机和泵、矿山机械、舰船电力等领域大功率电气传动技术的发展，人们对低速、大功率、高转矩密度、直接驱动、无刷双馈调速或调频电机的要求日益迫切。这类电机大都属于感应电机，其中风力发电机是发展的热点，是这类设备的代表性产品。

以风力发电机为例，在双馈感应发电机DFIG(double-fed inductiongenerator)系统中，慢速旋转的风力机通过齿轮变速箱轴系与快速旋转的发电机转子连接，齿轮变速箱传速比高达100以上。变速恒频风力发电机的定子绕组的电压频率，在双馈变频器电机侧接口经过电刷与滑环对发电机转子绕组直接加载励磁电流时，由下述公式表示(下标p表示功率电机，下标c表示控制电机或控制侧变频器，下同。)：

$f_p=\frac{n_r{p}_p}{60}+f_c---\left(1\right)$

可见，发电机功率定子绕组的电压频率是转子的机械转速折算成与电机极对数相关的电角度频率与控制变频器所直接加载的转子励磁电流频率之和。

基于绕线式转子或笼型转子的无刷双馈感应电机：BDFM(brushlessdoubly-fed electrical machine)在理论分析方面已经取得长足进步。无刷双馈电机的电动机调速或发电机调频实质上是一种间接励磁方式，不用电刷和集电滑环，其特点是运行可靠，所需变频器容量小，不但可以运行在亚同步转速区，而且可以运行在超同步转速区。

无刷双馈电机是双电机结构，是由级联异步电机发展而来，它将两台绕线转子异步电机同轴级联，其中一台为功率电机，另一台为控制电机，并且功率电机与控制电机的转子绕组正相序或反向序连接，构成一个拖动机组。级联式BDFM通过改变控制电机定子绕组的电流频率对功率电机实施调速或调频控制。

近年来，在级联式BDFM的基础上又发明了单电机的BDFM，从技术本质上看，单电机BDFM仍是功率与控制两个电机的复合集成。现有单电机BDFM的定子和转子铁心结构与普通异步电机几乎完全相同。在定子铁心中嵌入功率与控制两套绕组。其中功率绕组的极对数为p_p，控制绕组的极对数为p_c。转子铁心内放置多组环路结构的短路导条，转子短路导条的环路组数(巢数)通常为p_p+p_c。功率与控制两套定子绕组产生的磁场通过一个共同的磁路与转子短路导条环路组(巢)耦合；同时转子磁场的极对数随定子磁场的极对数自动转换，以产生稳定的电磁转矩。单电机BDFM的磁场极对数转换效率与电机结构密切相关，可是，单电机BDFM结构必定受到传统径向磁通电机主体结构制约，所以这种电机的磁场极对数转换效率并不理想。

BDFM电动机的调速，由下述公式表示：

$n_r=\frac{60(f_p\±f_c)}{p_p+p_c}---\left(2\right)$

BDFM变速恒频风力发电机功率定子绕组电压频率，由下述公式表示：

$f_p=\frac{n_r{p}_p}{60}+(f_c-\frac{n_r{p}_c}{60})---\left(3\right)$

公式(3)等式右边括号内的表达式是控制转子绕组感应电流相对于转子转速的转差频率。

以上涉及的现有的无刷双馈感应电机存在的技术问题有：

现有BDFM沿用径向磁通主体结构，磁通经过的齿部和电枢绕组所在的槽部占用同一圆环截面，齿与槽的宽度相互制约，输出功率和转矩密度难以得到根本的提高。

现有BDFM受径向磁通结构制约，极对数不可能增加很多，难以实现直接驱动。如在大型风力发电系统中，风力机只能通过齿轮变速箱来驱动发电机，导致机械损耗加大，故障频繁，维护维修成本增加。

现有BDFM的定子铁心内置功率与控制两套不同极对数的绕组，与转子短路导条环路组共用同一个磁路，磁场极对数转换效率与电机结构密切相关，还是受径向磁通主体结构的制约，磁场极对数转换效率并不理想。

要从根本上解决BDFM存在的上述技术问题，出路之一在于，摆脱传统径向磁通结构束缚，在新型感应电机设计中采用横向磁通电磁结构。然而，结构问题正是长期以来阻碍横向磁通电机发展的主要原因。为了在新型无刷双馈感应电机中采用横向磁通电磁结构，还需要解决下述三方面的技术问题：

第一，磁通流向由径向改变为横向，磁力线所在平面转了90°，这使得在径向磁通电机中一直普遍大量使用的硅钢片，在横向磁通电机中难以直接使用了。硅钢片具有令人满意的低成本、低铁耗和在高磁通密度(1.0～2.0T)下的高导磁率等特性。硅钢片的这些优点是现今任何其它电机铁磁材料都不具有的。在径向磁通电机中，硅钢片沿轴向叠装，硅钢片平面即磁力线所在的径向平面与电机的旋转方向平行。在横向磁通电机中，需要创造合适的制造方法，以比较简单的加工工艺采用硅钢片制造铁心磁极，而且，要使硅钢片平面即磁力线所在的横向平面与电机的旋转方向垂直。

第二，在横向磁通电机定子或转子中，一系列呈圆周阵列分布的磁极是离散的；贯穿一系列离散磁极绕组槽的绕组，无论有无骨架，都缺乏机械强度；在定子与转子之间气隙两侧，定子磁极和绕组与转子磁极和绕组之间，存在强大的电磁作用力，要求有相等的机械结构力与之平衡。根据横向磁通感应电机的定子与转子的电磁结构特征，需要创造一种机械结构，以满足横向磁通感应电机电磁结构的机械形体构造要求，并具有足够的机械强度。

第三，在径向磁通的感应电机，包括BDFM中，定子或转子的前端和后端存在铁心槽之外的绕组端部，会产生漏磁和电磁干扰；在现有横向磁通电机中，由于定子或转子的磁极都是离散的，在离散磁极间隔处，也存在暴露在铁心绕组槽之外的绕组导体，同样会产生漏磁和电磁干扰。需要在设计横向磁通电机定子或转子机械结构时，同时考虑对离散的磁极和暴露在磁极间隔处的绕组导体采取电磁屏蔽措施。

发明内容

本发明，一方面：针对现有BDFM的输出功率和转矩密度难以提高，极对数增加都受到径向磁通结构制约，电机不能直接驱动，以及单电机BDFM内置功率和控制两套不同极对数的定子绕组与转子短路导条环路组共用同一个磁路，定子与转子磁场极对数转换效率不高的技术不足；另一方面：针对现有横向磁通电机，需要创造合适的结构方式，解决以简单的加工工艺采用硅钢片制造铁心磁极，解决定子与转子电磁结构的机械形体构造，解决定子或转子部件电磁屏蔽问题，提出了一种横向磁通相段式无刷双馈感应电机的技术方案。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种横向磁通相段式无刷双馈感应电机，由功率和控制相定子环体与相转子环体、轴和轴承、散热风叶轮、外壳组成，功率或控制相定子或相转子环体是在用无磁钢或类似性能材料制造的两部分环体盒内，安装一系列呈圆周阵列分布的相定子或相转子磁极，磁极U型槽口朝向气隙圆弧面，U型槽中贯穿一个相定子或相转子绕组；相定子环体的磁极端面露出环体盒内圈，相转子环体的磁极端面露出环体盒外圈；功率和控制相定子环体与相转子环体隔气隙同轴心环套，沿轴以相分段装配；功率与控制同相转子环体的相绕组串联成闭合回路。

本发明技术方案进一步概述如下：

两部分对称或不对称的环体盒，由无磁钢或其它类似性能材料制造；环体盒内设安装一圆周阵列相定子或相转子磁极和相定子或相转子绕组的凹凸型构造，以及两部分环体盒拼合连接孔和相绕组出线孔；两部分环体盒的拼合面设有绝缘隔离层，环体盒环形外表面为散热器形状，两部分环体盒采用绝缘螺钉或螺栓拼合固定。

环体盒内，功率或控制相定子或相转子磁极由U型硅钢片槽口边，沿气隙定子侧或转子侧圆弧面平行粘贴叠装，U型硅钢片平面垂直于电机旋转方向；组成一个磁极的U型硅钢片外形一致，U型槽深度依贯穿其中的相绕组的圆环形状，由磁极中部向两端，分2～3个阶段加深；U型硅钢片两侧设有2个定位缺口，叠装后在磁极两侧形成2道弧形凹槽，与两部分环体盒内壁对应的两道凸起吻合；一系列磁极U型槽口朝向气隙面，沿气隙定子侧或转子侧呈圆周阵列分布，磁极端面的弧长等于或稍大于相邻两个磁极的间隔。

环体盒内，一个环形相定子或相转子绕组贯穿一系列呈圆周阵列分布磁极的U型槽。

功率与控制同相的转子环体的相绕组按对于轴心线相同的绕行方向，串联成闭合回路。

在相转子环体间隔处的转轴上设置散热风叶轮。

功率与控制定子环体相绕组接口分别与双馈控制变频器的电网侧与电机侧接口连接。

本发明的显著优点和有益效果：

由U型硅钢片沿气隙定子侧或转子侧圆弧面，平行粘贴叠装，制造铁心磁极，制造方法简单实用。

相定子或相转子环体盒结构方式，将一系列离散磁极与贯穿离散磁极U型槽的相绕组安装、固定在两部分环体盒内的凹凸型构造中，结构切实稳固，便于散热；环体盒的机械强度可根据需要进行设计；相定子环体与相转子环体的电路、磁路系统完全独立，除磁极端部外，完全封闭在高磁阻、高电阻的环体盒内，能有效减少漏磁及谐波干扰。

采用横向磁通和以相分段结构方式，使磁极U型硅钢片平面即磁力线所在平面垂直于电机旋转方向；而绕组所在平面即电流绕行平面与电机旋转方向平行。电机的电负荷与磁负荷在空间相互垂直，因而磁路铁心尺寸与电路绕组尺寸相互独立，设计自由度大，能有效提高电机的功率和转矩密度。横向磁通和以相分段的结构方式，有利于构造多极对数的磁路、电路系统。横向磁通电机的电磁功率和转矩密度与极对数平方成正比，增加极对数对提高电机的功率和转矩密度效果显著。

横向磁通和以相分段的结构方式，有利于构造多极对数的磁路、电路系统。相定子或相转子环体极对数的限制条件主要是电机的直径，只要电机的直径允许，增加电机极对数是轻而易举的。这种电磁结构对于需要低转速、大功率、大转矩，直接驱动的应用场合具有显著优点。

横向磁通和以相分段的结构方式同样十分有利于构造新型无刷双馈电机的调速或调频控制系统。功率相定子与相转子环体，控制相定子与相转子环体分别构成的磁路与电路，各行其道，相互独立，不存在现有BDFM中，功率和控制两套不同极对数的定子绕组与转子短路导条环路组共用同一个磁路，导致定子与转子磁场极对数转换效率不高的问题。

功率与控制相邻且同相的转子环体的相绕组按对于轴心线相同的绕行方向，串联成闭合回路。通过双馈变频器控制软件，在双馈变频器电机侧接口处，改变控制定子相绕组电流的相序，就能实时切换控制定转子磁场的正转或反转。

电机可以运行在亚同步转速区，也可以运行在超同步转速区，控制电机不仅吸收电能，也能通过双馈变频器，向电网馈送电能。断开控制定子绕组与双馈变频器电机侧接口连接，功率定转子可单馈异步运行。

控制定转子环体的功率小于功率定转子环体功率的30％，控制定转子环体所需双馈变频器的功率小于本电机全功率的30％，而且控制定子绕组的电压等级低于功率定子绕组。

散热风叶轮设置在相转子环体间隔处的转轴上，散热效果好。

附图说明

图1实施例1，功率与控制定转子环体相数相等，为3相，功率定转子环体的极对数＝3，控制定转子环体的极对数＝1，功率与控制3相定转子电磁结构示意图。

图2实施例1，功率相定子与相转子环体，3相，极对数＝3，功率相定子环体与相转子环体的零部件图。

图3实施例1，控制相定子与相转子环体，3相，极对数＝1，控制相定子环体与相转子环体的零部件图。

图4实施例1，定子与转子结构示意图。

图5实施例1，定子与转子装配图的剖面图。

图6实施例2，风力发电机，功率与控制定转子环体相数相等，为3相，功率定转子环体极对数＝控制定转子环体极对数＝18，功率与控制3相定转子电磁结构示意图。

图7实施例2，风力发电机，功率定子与转子环体，3相，极对数＝18，功率相定子环体与相转子环体的零部件图。

图8实施例2，风力发电机，控制定子与转子环体，3相，极对数＝18，控制相定子环体与相转子环体的零部件图。

图9实施例2，风力发电机，定子与转子结构示意图。

图10实施例2，风力发电机，定子与转子装配图的剖面图。

图11本发明电机内部功率与控制同相转子环体的相绕组串联成闭合回路；功率与控制定子环体3相绕组接口分别与双馈控制变频器的电网侧与电机侧接口连接电路图。

具体实施方式

下面结合实施例1、实施例2与附图，对本发明作进一步说明。

实施例1，功率与控制定转子相数相等，为3相，功率定转子极对数＝3，控制定转子极对数＝1。图1，显示了实施例1的3相功率与控制定转子电磁空间结构。实施例1具体实施方式可按以下步骤进行：

1.制造零件

1)制作铁心磁极

铁心磁极分4种：功率定子磁极、功率转子磁极、控制定子磁极、控制转子磁极。4种铁心磁极形状类似，制造方法也类似。制作铁心磁极的主要材料是硅钢片和粘结剂。硅钢片的技术参数及品质要求与常规感应电机相同。粘结剂推荐使用无机绝缘粘结剂，应具备高强度和设计要求的高低温特性。功率或控制电机的相定子或相转子铁心磁极，是将经过冲裁的硅钢片，在特制的靠准模具中以手工或机械方式制作的。组成一个磁极的U型硅钢片外形一致，U型槽深度依贯穿其中的相绕组圆环形状，由磁极中部向两端，分2～3个阶段加深；U型硅钢片两个侧边冲裁有2个定位缺口，缺口尺寸根据定位强度要求设计。这2个定位缺口在硅钢片叠装后，在磁极两侧形成2道弧形凹槽，与两部分环体盒内壁对应的两道凸起吻合。将经过冲裁的U型硅钢片的磁极端边，即U型槽开口边沿，沿靠模的圆弧面(与电机气隙定子侧或转子侧圆弧面的半径相等)靠准，涂刷绝缘粘结剂粘贴，叠装，经过整形压制，晾干或烘干制成。磁极端面的弧长等于或稍大于相邻两个磁极的间隔弧长，磁极端面的弧长量化为U型硅钢片的片数。制成的铁心磁极要避免再进行钻、铣、切割等金加工。

2)制作相绕组

相绕组分4种：功率定子相绕组、功率转子相绕组、控制定子相绕组、控制转子相绕组。4种相绕组形状类似，制造方法也类似。功率和控制电机的定子或转子相绕组可以有骨架，也可以无骨架。定子或转子相绕组是在针对特定产品而设计的圆环形绕线机构上绕制的，方法简单。

3)制作前、后环体盒

前、后环体盒分4种：功率定子前、后环体盒、功率转子前、后环体盒、控制定子前、后环体盒、控制转子前、后环体盒。4种前、后环体盒形状类似，制造方法也类似。对称前、后环体盒具有优越性，实施例1、实施例2都采用对称的前、后环体盒。两部分对称或不对称的环体盒，由无磁钢或其它类似性能材料，采用铸造、金加工等工艺制造。环体盒内设安装一圆周阵列相定子或相转子磁极和相定子或相转子绕组的凹凸型构造，以及两部分环体盒拼合连接孔和相绕组出线孔。环体盒外表面设有散热器形状，两部分环体盒的拼合面设有绝缘隔离层，采用绝缘螺钉或螺栓拼合固定。两部分环体盒内壁的一系列弧形凸起与对应的一系列磁极两侧的弧形凹槽相吻合。可根据需要，将环体盒内壁的一系列弧形凸起设置成弹性压紧装置。

2.由零件装配相环体部件

环体部件分4种：功率相定子环体、功率相转子环体、控制相定子环体、控制相转子环体。4种相环体类似，安装方法也类似。将一系列呈圆周阵列分布的功率或控制相定子或相转子磁极的U型槽口朝向气隙圆弧面，与一个贯穿磁极U型槽的功率或控制相定子或相转子绕组一起，安装、固定到一部分环体盒的凹凸型构造中，磁极与相绕组之间必须绝缘，一系列磁极两侧的弧形凹槽与与环体盒内壁对应的一系列凸起吻合。把相绕组的首、尾接线端从环体盒出线孔中拉出，再盖上另一部分环体盒，将两部分环体盒用绝缘螺钉或螺栓与螺母拼合固定。两部分环体盒拼合时，相定子环体的磁极端面露出环体盒内圈，相转子环体的磁极端面露出环体盒外圈。

图2实施例1，功率相定子与相转子环体，3相，极对数＝3，功率相定子环体与相转子环体的零部件图。图中，功率相定子环体101，功率相转子环体102；功率相定子环体前盒11，功率相定子磁极与相定子绕组12，功率相定子环体后盒13；功率相转子环体前盒14，功率相转子磁极与相转子绕组15，功率相转子环体后盒16；功率相定子或相转子磁极1，功率相定子或相转子绕组2，功率相定子或相转子磁极两侧的弧形凹槽3，功率相定子或相转子绕组出线孔4，前后环体盒连接孔5，环体盒内凹凸型构造6，环体盒内壁与磁极两侧弧形凹槽吻合的凸起7，环体盒拼合面绝缘层8。

图3实施例1，控制相定子与相转子环体，3相，极对数＝1，控制相定子环体与相转子环体的零部件图。图中，控制相定子环体103，控制相转子环体104；控制相定子环体前盒21，控制相定子磁极与相定子绕组22，控制相定子环体后盒23；控制相转子环体前盒24，控制相转子磁极与相转绕组25，控制相转子环体后盒26；控制相定子或相转子磁极1，控制相定子或相转子绕组2，控制相定子或相转子磁极两侧的弧形凹槽3，控制相定子或相转子绕组出线孔4，前后环体盒连接孔5，环体盒内凹凸型构造6，环体盒内壁与磁极两侧弧形凹槽吻合的凸起7，环体盒拼合面绝缘层8。

3.由功率和控制相定子环体与相转子环体安装定子与转子

功率和控制相定子环体与相转子环体隔气隙同轴心环套，沿轴以相分段装配。实施例1，功率和控制相定子环体与相转子环体以及散热风叶轮的安装次序从左至右设定如下：

B相功率定子与转子环体，B相控制定子与转子环体，散热风叶轮1，A相功率定子与转子环体，A相控制定子与转子环体，散热风叶轮2，C相功率定子与转子环体，C相控制定子与转子环体。

只有将功率或控制定子环体装配到电机固定外壳中，定子环体才具有相位属性，也只有将功率或控制转子环体装配到电机转轴上，转子环体才具有相位属性。定子环体与转子环体相位设置原则是：

当定子环体装配到固定外壳中，设定功率和控制各相定子环体的磁极轴向对齐，则功率和控制各相转子环体装配到转轴上，磁极绕轴心线相互错开的空间度等于360°除以相数与极对数的乘积。

当转子环体装配到转轴上，设定功率和控制各相转子环体的磁极轴向对齐，则功率和控制各相定子环体装配到固定外壳中，磁极绕轴心线相互错开的空间度等于360°除以相数与极对数的乘积。

实施例1，功率和控制定转子环体为3相，功率电机极对数＝3，控制电机极对数＝1。相定子与相转子环体的相位设置如下：

设定控制A、B、C3相定子环体的磁极轴向对齐，则各相控制转子环体的磁极绕轴心线相互错开120°。

设定功率A、B、C3相定子环体的磁极轴向对齐，则各相功率转子环体的磁极绕轴心线相互错开40°。

按照图11，功率与控制同相转子环体的相绕组串联成闭合回路。

图4实施例1，定子与转子构造示意图。

4.总装

图5实施例1，定子与转子装配图的剖面图。

5.电机与双馈控制变频器的连接

按照图11，功率与控制定子环体3相绕组接口分别与双馈控制变频器的电网侧与电机侧接口连接。

实施例1通常用作电动机，电机的调速适用上述公式(2)：

$n_r=\frac{60(f_p\±f_c)}{p_p+p_c}$

其中，f_p＝50，p_p＝3，p_c＝1。代入数值，得：

$n_r=\frac{60(f_p\±f_c)}{p_p+p_c}=750\±15f_c$

实际调速范围100～1400/(r/min)。

实施例2，风力发电机，可应用于水平轴或垂直轴风力发电机。实施例2采用水平轴风力机，叶片圆直径为8M，额定转速n_r＝200r/min。发电机额定输出功率设计为100KW，发电机功率与控制定转子相数为3相，功率定转子环体极对数＝控制定转子环体极对数＝18。

实施例2的基本实施方式与实施例1相同或类似，如图6、图7、图8、图9、图10，其中，图7与图2类似，图8与图3类似，不再赘述。

以下主要说明实施例2应用于风力发电机的设计特点：

特点1：容易设计多极对数的电磁系统，实现慢速风力机直接驱动发电机。设定：功率定转子环体极对数＝控制定转子环体极对数＝18，转子额定机械转速n_r＝200r/min，转速折算成与功率定转子环体的极对数相关的电角度频率，

相对于标准工频50Hz，电机转子的额定转速已经运行在超同步转速区，电机功率定子绕组向电网输电，控制定子绕组通过双馈变频器以及变压器，也向电网馈送电能。18极对数的设计，充分满足了风力机对发电机直接驱动要求。

特点2：横向磁通和以相分段的结构方式有效提高电机的功率和转矩密度。横向磁通电机的电磁功率和转矩密度与极对数的平方成正比，增加极对数对提高电机的功率和转矩密度起着关键性作用。18极对数的设计充分满足了发电机功率和转矩密度要求。

特点3：实施例2中，设定：功率定转子环体极对数＝控制定转子环体极对数＝18，实现了功率定子绕组的输出电压频率等于控制定子绕组的设定电压频率，即f_p＝f_c。双馈变频器的控制软件将控制电机的定子电压频率恒定在一个标准频率如：f_c＝50Hz。这一设计，改变了通常以控制定子绕组的电压频率作为主要控制参数的软件模式，双馈变频器只需自动调整控制定子绕组电压的相位和幅度。发电机功率定子绕组输出电压的相位和幅度参数受风速即转速的影响相对比较缓慢，控制方法也比较简单。这将大大简化双馈变频器的控制软件设计，减少数据处理工作量，降低了系统软件成本。相关原理进一步说明如下：

风力发电机功率定子绕组输出电压的调频适用上述公式(3)：

$f_p=\frac{n_r{p}_p}{60}+(f_c-\frac{n_r{p}_c}{60})$

代入p_p＝p_c＝18，计算可得：

f_p＝f_c

上述公式表明，当p_p＝p_c＝18时，f_p＝f_c。

无论转速n_r随风速如何变动，只要在安全范围内，双馈控制变频器通过其电机侧接口，都始终将控制定子绕组的电压频率恒定在一个标准频率，f_c＝50Hz。同时，控制程序只自动调整控制电机定子绕组电压的相位和幅度。

控制与功率同轴的转子转速随风速变动，由于交流异步电机的特性，在控制转子绕组中产生转差频率的感应电流，感应电流频率为：

$f_{\mathrm{rc}}=(f_c-\frac{n_r{p}_c}{60})$

功率与控制3对同相的转子绕组分别串联成闭合回路，功率与控制的转子相绕组电流相等，

由于，p_p＝p_c＝18，转速n_r分别折算成与功率或控制定转子环体极对数相关的电角度频率，

控制定转子环体充当了一个自动变频器，该变频器的定子绕组同步电压频率f_c恒定不变，而控制转子绕组电流频率

是恒定的控制定子绕组电压频率f_c相对于变动转速的转差频率，这个电流频率自动跟随转速n_r的变动而变频。功率转子绕组励磁电流等于控制转子绕组电流，使得发电机功率定子绕组的同步电压频率f_p＝f_c＝50Hz，保持恒定。

以上虽然结合两个实施例与附图描述了本发明的具体实施方式，但是本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内作出各种变形或修改。

Claims (6)

1.一种横向磁通相段式无刷双馈感应电机，由功率和控制相定子环体与相转子环体、轴和轴承、散热风叶轮、外壳组成，其特征在于，

功率或控制相定子或相转子环体是在用无磁钢或类似性能材料制造的两部分环体盒内，安装一系列呈圆周阵列分布的相定子或相转子磁极，磁极U型槽口朝向气隙圆弧面，U型槽中贯穿一个相定子或相转子绕组；相定子环体的磁极端面露出环体盒内圈，相转子环体的磁极端面露出环体盒外圈；功率和控制相定子环体与相转子环体隔气隙同轴心环套，沿轴以相分段装配；功率与控制同相转子环体的相绕组串联成闭合回路。

2.根据权利要求1所述的功率或控制的相定子或相转子环体的两部分环体盒，其特征在于，

两部分对称或不对称的环体盒，用无磁钢或其它类似性能材料制造；环体盒内设安装一圆周阵列相定子或相转子磁极和相定子或相转子绕组的凹凸型构造，以及两部分环体盒拼合连接孔和相绕组出线孔；两部分环体盒的拼合面设有绝缘隔离层，环体盒环形外表面为散热器形状，两部分环体盒采用绝缘螺钉或螺栓拼合固定。

3.根据权利要求1所述的安装在功率或控制相定子或相转子环体内的一系列磁极，其特征在于，

环体盒内，功率或控制相定子或相转子磁极由U型硅钢片槽口边，沿气隙定子侧或转子侧圆弧面平行粘贴叠装，U型硅钢片平面垂直于电机旋转方向；组成一个磁极的U型硅钢片外形一致，U型槽深度依贯穿其中的相绕组圆环形状，由磁极中部向两端，分2～3个阶段加深；U型硅钢片两侧边设有2个定位缺口，叠装后在磁极两侧形成2道弧形凹槽，与两部分环体盒内壁对应的两道凸起吻合；一系列磁极U型槽口朝向气隙面，沿气隙定子侧或转子侧呈圆周阵列分布，磁极端面的弧长等于或稍大于相邻两个磁极的间隔。

4.根据权利要求1所述的安装在功率或控制相定子或相转子环体内的相定子或相转子绕组，其特征在于，

环体盒内，一圆环形相定子或相转子绕组贯穿一系列呈圆周阵列分布磁极的U型槽。

5.根据权利要求1所述功率与控制同相的转子环体的相绕组串联成闭合回路，其特征在于，

功率与控制同相的转子环体的相绕组按对于轴心线相同的绕行方向，串联成闭合回路。

6.根据权利要求1所述以相分段装配方式，设置散热风叶轮的特征在于，

在相转子环体间隔处的转轴上设置散热风叶轮。

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