CN105305753A - 一种三相（6/5）k双凸极电机结构 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种三相(6/5)k双凸极电机结构，其中k为正整数，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，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。

Description

一种三相（6/5）k双凸极电机结构

技术领域

本发明涉及一种电机结构，尤其涉及一种三相(6/5)k双凸极电机结构。

背景技术

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

发明目的：为了解决上述技术问题，本发明提出一种三相(6/5)k双凸极电机结构，其输出电压具有较高的平稳性。

技术方案：本发明提出的技术方案为：一种三相(6/5)k双凸极电机结构，包括：定子2、转子4、励磁绕组1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1串联连接，相邻两个凹槽内的励磁绕组1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。

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。

具体的，所述定子3和转子4均为硅钢片冲压而成。

具体的，所述励磁绕组1和电枢绕组3均为集中式绕组。

有益效果：本发明相对于现有双凸极电机结构，具有以下优点：

1、本发明提出的三相(6/5)k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；

2、本发明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

图1为k取值为1时本发明的实施例结构示意图；

图2为现有技术中三相6/4双凸极电机结构图；

图3为现有技术中三相6/4双凸极电机磁路示意图；

图4为实施例的磁链波形图；

图5为实施例的输出电压波形图；

图6为实施例输出转矩仿真图；

图7为现有技术中三相6/4双凸极电机输出转矩仿真图。

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

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明提出的一种三相(6/5)k双凸极电机结构，包括：定子2、转子4、励磁绕组1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1串联连接，相邻两个凹槽内的励磁绕组1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。

本发明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。

实施例：如图1所示为k取值为1时本发明的结构示意图，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1串联连接，相邻两个凹槽内的励磁绕组1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，C1、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，即A1、A2为一相，B1、B2为一相，C1、C2为一相。

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所示。

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。

本发明与三相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(6/5)k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(6/5)k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(6/5)k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。

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(6/5)k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。

作为优选，本发明中的定子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1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。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种三相(6/5)k双凸极电机结构，包括：定子(2)、转子(4)、励磁绕组(1)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(1)串联连接，相邻两个凹槽内的励磁绕组(1)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(6/5)k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(6/5)k双凸极电机结构，其特征在于，所述定子(3)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(6/5)k双凸极电机结构，其特征在于，所述励磁绕组(1)和电枢绕组(3)均为集中式绕组。