CN106712324A - 定子分块型轴向磁通电励磁双凸极电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种定子分块型轴向磁通电励磁双凸极电机，所要解决的技术问题是：针对背景技术中提及的现有电机系统存在的结构过于复杂、自身能耗大的缺点。采取的技术方案是：一种定子分块型轴向磁通电励磁双凸极电机，包括转轴，设置在转轴上的转子单元和与转子单元配合的定子单元。本发明定子分块型轴向磁通电励磁双凸极电机，高效率、高功率密度且结构简单、新颖。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机，具体是一种定子分块型轴向磁通电励磁双凸极电机，属于电机技术领域。
背景技术
双凸极电机是20世纪50年代被提出的一种新型结构的电机，进入90年代后得到人们的广泛关注和深入研究，其具有结构简单坚固、制造方便、工作可靠、易于维护的优点，在风力发电场合具有很好的应用前景。
双凸极电机属于变磁阻电机，变磁阻电机包含单边凸极和双边凸极两种，为了获得最大的磁阻最大值与最小值比值，以及更好的机电能量转换特性，双凸极电机受到了研究人员更多的亲睐。典型的变磁阻电机利用磁阻的不等，磁通总向磁阻小的路线集中，作为电动机工作时，通电的定子绕组以磁力吸引铁磁性的转子，使磁力产生切向分力，即产生对转子的转矩。定子的通电顺序根据位置传感器检测到的转子位置所对应的最有利于对转子产生向前转动转矩的那一相定子通电，转子转过一定角度后由下一个最有利于转子产生转矩的一相通电。控制系统不断改变定子绕组的通电相序，使转子向一个方向持续转动。
变磁阻电机包含了开关磁阻电机、步进电机和双凸极电机，而双凸极电机又包括了永磁双凸极电机、电励磁双凸极电机、磁通反向双凸极电机和磁通切换双凸极电机。开关磁阻电机(SRM)不同于步进电机，它是一种有位置反馈的自同步电机，其转速由电机的驱动力矩和负载的阻力矩共同决定的。步进电机是开环工作的，其转速由脉冲频率决定。开关磁阻电机有简单的转子结构，转子由硅钢片叠压制成，转子上没有线圈与磁钢，适合在高温以及高转速下工作，得到了航空电气领域的倾力研究，但开关磁阻电机始终和功率变换器配合工作，使得其发电工作变得复杂且不够可靠。
为避免开关磁阻电机的弊端在工作时导致潜在故障，科研人员将永磁体安装在开关磁阻电机结构中，形成了双凸极永磁电机(DSPM)。当定转子极弧长度满足一定关系时，双凸极电机的总气隙磁导为恒定值，此时永磁体工作点将不随转子的转动而改变，因此双凸极电机在静止时没有定位力矩，双凸极电机绕组上的交链磁通只与磁导成正比。双凸极电机的定子内安置有高矫顽力，低磁导率的永磁体，因此双凸极电机磁路的磁阻大，绕组电感较小，令电流换相能够快速完成。此外，双凸极电机作为工作时，电枢反应产生的磁链和磁动势远远小于永磁体产生的磁链和磁动势，因此合成磁链主要由永磁体决定。开关磁阻电机的电枢反应完全由电枢电流决定，其绕组电流远大于双凸极永磁电机，故双凸极永磁电机工作时产生更少的热量和噪音。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对背景技术中提及的现有电机系统存在的结构过于复杂、自身能耗大的缺点。
本发明的目的是提出一种具有高效率、高功率密度且结构简单、新颖的定子分块型轴向磁通电励磁双凸极电机。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：
一种定子分块型轴向磁通电励磁双凸极电机，包括转轴，设置在转轴上的转子单元和与转子单元配合的定子单元；
定子单元包括至少两个的定子铁芯且定子铁芯的数量符合现有双凸极电机的规律；定子铁芯包括弧形侧壁，在弧形侧壁的两个端部处分别延伸出上盖和下盖，上盖的自由端向内延伸出上弧形壁，下盖的自由端向内延伸出下弧形壁，上弧形壁与下弧形壁上下对应设置且两者之间留有用于设置转子单元的转子腔；在弧形侧壁上缠绕励磁绕组，在上弧形壁上缠绕电枢绕组A，在下弧形壁上缠绕电枢绕组B；单个定子铁芯上电枢绕组A与电枢绕组B均以同向的缠绕方式连接在一起，所有的励磁绕组均以同向的缠绕方式连接在一起接到直流励磁电源上；
转子单元包括转子铁芯，转子铁芯包括套装在转轴上且跟随转轴旋转的环套，在环套的外表面上沿径向方向外凸均匀设置至少两个的转子凸极，转子凸极的数量符合现有双凸极电机的规律；转子凸极位于转子腔内，转子凸极的上表面与电枢绕组A的端面之间形式上轴向气隙，转子凸极的下表面与电枢绕组B的端面之间形成下轴向气隙。
本发明技术方案中的电机，所有定子铁芯上的励磁绕组均以同向的缠绕方式连接在一起接到直流励磁电源上；单个定子铁芯上的枢绕组A与电枢绕组B均以同向的缠绕方式连接在一起，单个定子铁芯上的枢绕组A与电枢绕组B与其他的定子铁芯上的枢绕组A和电枢绕组B以及与电源或用电负荷的连接方式取决于电机的相数，且符合现有双凸极电机的规律。
对本发明技术方案的改进，上轴向气隙与下轴向气隙相等，使得整个电机成上下对称结构。
对本发明技术方案的改进，定子铁芯纵截面近似为“C”字型。
对本发明技术方案的改进，转子凸极为扇形，定子铁芯上与转子铁芯相对的磁极为扇形，扇形磁极的圆心角大小取决于电机的相数与C型定子铁芯的个数，且符合现有双凸极电机的规律。
有益效果
本发明与现有技术相比的有益效果：
1、本发明定子分块型轴向磁通电励磁双凸极电机，高效率、高功率密度且结构简单、新颖。
2、本发明定子分块型轴向磁通电励磁双凸极电机，采用励磁绕组建立励磁磁场，能方便地调节励磁磁场大小，具有控制灵活的优点。
附图说明
图1是本发明的结构剖视图。
图2是本发明的立体图。
其中，1、励磁绕组；2、定子铁芯；3、电枢绕组A；4、电枢绕组B；5、转子铁芯；6、转轴。
具体实施方式
为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图1-图2和具体实施方式做进一步的描述。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和2所示，本发明的定子分块型轴向磁通电励磁双凸极电机，包括转轴6，设置在转轴上的转子单元和与转子单元配合的定子单元。
定子单元包括至少两个的定子铁芯2且定子铁芯的数量符合现有双凸极电机的规律；本实施例中示意出了三个定子铁芯2。每个定子铁芯2均包括弧形侧壁，在弧形侧壁的两个端部处分别延伸出上盖和下盖，上盖的自由端向内延伸出上弧形壁，下盖的自由端向内延伸出下弧形壁，上弧形壁与下弧形壁上下对应设置且两者之间留有用于设置转子单元的转子腔；在弧形侧壁上缠绕励磁绕组1，在上弧形壁上缠绕电枢绕组A3，在下弧形壁上缠绕电枢绕组B4。单个定子铁芯上的枢绕组A与电枢绕组B与其他的定子铁芯上的枢绕组A和电枢绕组B以及与电源或用电负荷的连接方式取决于电机的相数，且符合现有双凸极电机的规律。所有的励磁绕组均以同向的缠绕方式连接在一起接到直流励磁电源上。
转子单元包括转子铁芯5，转子铁芯包括套装在转轴上且跟随转轴旋转的环套，在环套的外表面上沿径向方向外凸均匀设置至少两个的转子凸极，转子凸极的数量符合现有双凸极电机的规律；转子凸极位于转子腔内，转子凸极的上表面与电枢绕组A的端面之间形式上轴向气隙，转子凸极的下表面与电枢绕组B的端面之间形成下轴向气隙。
上轴向气隙与下轴向气隙相等，使得整个电机成上下对称结构。定子铁芯2纵截面近似为“C”字型。转子凸极为扇形，定子铁芯上与转子铁芯相对的磁极为扇形，扇形磁极的圆心角大小取决于电机的相数与C型定子铁芯的个数，且符合现有双凸极电机的规律。
本实施例电机的工作原理：
本发明做为发电机运行时，原动机带动转轴6及转子铁芯5旋转，由于转子铁芯5上转子凸极的存在，转子铁芯9旋转时会导致电机的电枢绕组A3、电枢绕组B4的磁通大小发生变化，从而在电机电枢绕组A3、电枢绕组B4中感应出电动势，感应电动势的大小与转子转速有关。
本发明做为电动机运行时，根据转子铁芯5所处位置，在电枢绕组中通入电流，即可产生转矩。
本发明未涉及部分均与现有技术相通或采用现有技术加以实现。
凡本发明说明书中未作特别说明的均为现有技术或者通过现有的技术能够实现，应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种定子分块型轴向磁通电励磁双凸极电机，其特征在于：包括转轴，设置在转轴上的转子单元和与转子单元配合的定子单元；
定子单元包括至少两个的定子铁芯且定子铁芯的数量符合现有双凸极电机的规律；定子铁芯包括弧形侧壁，在弧形侧壁的两个端部处分别延伸出上盖和下盖，上盖的自由端向内延伸出上弧形壁，下盖的自由端向内延伸出下弧形壁，上弧形壁与下弧形壁上下对应设置且两者之间留有用于设置转子单元的转子腔；在弧形侧壁上缠绕励磁绕组，在上弧形壁上缠绕电枢绕组A，在下弧形壁上缠绕电枢绕组B；单个定子铁芯上电枢绕组A与电枢绕组B均以同向的缠绕方式连接在一起；所有的励磁绕组均以同向的缠绕方式连接在一起接到直流励磁电源上；
转子单元包括转子铁芯，转子铁芯包括套装在转轴上且跟随转轴旋转的环套，在环套的外表面上沿径向方向外凸均匀设置至少两个的转子凸极，转子凸极的数量符合现有双凸极电机的规律；转子凸极位于转子腔内，转子凸极的上表面与电枢绕组A的端面之间形式上轴向气隙，转子凸极的下表面与电枢绕组B的端面之间形成下轴向气隙。
2.如权利要求1所述的定子分块型轴向磁通电励磁双凸极电机，其特征在于：上轴向气隙与下轴向气隙相等。
3.如权利要求1所述的定子分块型轴向磁通电励磁双凸极电机，其特征在于：定子铁芯纵截面近似为“C”字型。
4.如权利要求1所述的定子分块型轴向磁通电励磁双凸极电机，其特征在于：转子凸极为扇形，定子铁芯上与转子铁芯相对的磁极为扇形。
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