CN111585365A - 一种辅助齿型谐波感应励磁电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种辅助齿型谐波感应励磁电机，在相邻转子齿之间设置辅助转子铁芯，辅助转子铁芯与转子铁芯直接连接或者通过不导磁连接单元与转子铁芯连接，当辅助转子铁芯与转子铁芯直接连接时，辅助转子铁芯与转子铁芯的临界处切割出隔磁桥，辅助转子铁芯上绕设辅助谐波感应绕组，转子铁芯的转子齿上绕设转子直流励磁绕组，各定子槽中安装三相功率绕组。本发明通过设置辅助绕组铁芯、不导磁连接单元或者隔磁桥，实现转子励磁电机的无刷化励磁，不需要额外增加励磁机，不会导致电机系统的体积明显增大。

Description

一种辅助齿型谐波感应励磁电机
技术领域
本发明属于电机领域，特别涉及了一种谐波感应励磁电机。
背景技术
传统的转子励磁型电励磁电机具有调压范围宽，波形正限度高的优点。为了实现无刷化励磁，现在最普遍的方法是采用三级式无刷励磁法，增添励磁机，通过旋转整流器为电机的主励磁绕组供电。但是，这种方法会使得整个电机系统的体积过大。
发明内容
为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种辅助齿型谐波感应励磁电机。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
一种辅助齿型谐波感应励磁电机，在转子铁芯的相邻转子齿之间设置辅助转子铁芯，所述辅助转子铁芯与转子铁芯直接连接或者通过不导磁连接单元与转子铁芯连接，当辅助转子铁芯与转子铁芯直接连接时，辅助转子铁芯与转子铁芯的临界处切割出隔磁桥，所述隔磁桥的边缘靠近辅助转子铁芯的边缘；辅助转子铁芯上绕设辅助谐波感应绕组，转子铁芯的转子齿上绕设转子直流励磁绕组，相邻转子齿上的转子直流励磁绕组的绕线方向相反且顺接串联，各定子槽中安装三相功率绕组，三相功率绕组的极对数与转子直流励磁绕组形成的极对数相同，在同一辅助转子铁芯上的各辅助谐波感应绕组顺接串联，各辅助转子铁芯上的辅助谐波感应绕组连接旋转整流器的输入端，各转子齿上的转子直流励磁绕组连接旋转整流器的输出端，辅助谐波感应绕组的感应电势经过旋转整流器为转子直流励磁绕组提供直流电，将转子齿磁化为N、S交替的磁极，在气隙中建立旋转磁场以感应三相功率绕组。
进一步地，所述不导磁连接单元采用分块式结构，即一个辅助转子铁芯对应n个不导磁连接单元，n≥1，该辅助转子铁芯通过对应的不导磁连接单元与转子铁芯连接。
进一步地，所述不导磁连接单元采用两层薄片结构，这两层薄片分别位于转子铁芯的轴向两侧，各辅助转子铁芯的轴向长度与转子铁芯的轴向长度相同，各辅助转子铁芯被所述两层薄片夹紧固定。
进一步地，定子槽中安装谐波电枢绕组，所述谐波电枢绕组中的电流在气隙中建立谐波磁场，切割所述辅助谐波感应绕组，所述谐波磁场的极数与所述转子直流励磁绕组中电流形成的励磁磁场的极数呈偶数倍关系。
进一步地，所述谐波电枢绕组的电流由感应所述转子直流励磁绕组中电流形成的励磁磁场得到，或者直接向所述谐波电枢绕组中通入直流电或交流电得到。
进一步地，当电机处于电动机运行状态时，通过逆变器向所述三相功率绕组注入谐波电流。
进一步地，在电机中加入永磁体，形成混合励磁结构。
进一步地，所述辅助转子铁芯为U形或半圆形。
进一步地，电机和定子和转子为隐极结构或凸极结构；电机的转子为内转子或者外转子。
进一步地，所述三相功率绕组为任意类型的交流绕组，包括集中绕组和分布绕组、单相绕组和多相绕组、单层绕组和双层绕组。
采用上述技术方案带来的有益效果：
本发明通过设置辅助绕组铁芯、不导磁连接单元或者隔磁桥，实现转子励磁电机的无刷化励磁，不需要额外增加励磁机，不会导致电机系统的体积明显增大。
附图说明
图1是实施例中电机整体结构示意图；
图2是实施例中定子绕组的示意图；
图3是实施例中分块式不导磁连接单元示意图；
图4是实施例中薄片结构的不导磁连接单元示意图；
图5是实施例中强度加强的薄片结构的不导磁连接单元示意图；
图6是实施例中采用隔磁桥的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明设计了一种辅助齿型谐波感应励磁电机，如图1所示，以定子36槽，转子4极为例，在转子铁芯2上安装着辅助转子铁芯5-1、5-2、5-3、5-4，每块辅助转子铁芯呈U形(也可设置为半圆形等)，辅助转子铁芯的轴向长度与转子铁芯2的轴向长度可以完全相等，也可以不等。辅助转子铁芯非平衡电桥绝缘监测电路中电桥开关的线性化补偿方法通过不导磁连接单元4-1、4-2、4-3、4-4与转子铁芯2连接。各辅助转子铁芯上缠绕着辅助谐波感应绕组8-1、8-2、8-3、8-4、8-5、8-6、8-7、8-8。转子齿3上缠绕转子直流励磁绕组9-1、9-2、9-3、9-4，相邻转子直流励磁绕组的绕线方向相反且顺接串联。三相功率绕组7安装在定子1的定子槽6中，其极对数与转子直流励磁绕组形成的极对数相同。在同一辅助转子铁芯的各辅助谐波感应绕组顺接串联，各辅助转子铁芯上的辅助谐波感应绕组接入旋转整流器的输入端，整流桥输出接转子直流励磁绕组。辅助谐波感应绕组感应气隙中的谐波磁场，气隙中的谐波磁场可以是三相功率绕组中的电流中的谐波产生的。各辅助转子铁芯上的辅助谐波感应绕组连接旋转整流器的输入端，各转子齿上的转子直流励磁绕组连接旋转整流器的输出端，辅助谐波感应绕组的感应电势经过旋转整流器为转子直流励磁绕组提供直流电，将转子齿磁化为N、S交替的磁极，在气隙中建立旋转磁场以感应三相功率绕组7。
如图2所示，在本实施例中，各定子槽6内处了安装三相功率绕组7，还可以安装谐波电枢绕组10。谐波电枢绕组10中的电流可以由感应转子直流励磁绕组中电流形成的励磁磁场得到，也可以直接往谐波电枢绕组10中通入直流电或者交流电得到。谐波电枢绕组10中的电流在气隙中建立谐波磁场，切割辅助谐波感应绕组。谐波磁场的极数与转子直流励磁绕组中电流形成的励磁磁场极数呈偶数倍关系，以避免转子直流励磁绕中电流形成的励磁磁场在谐波电枢绕组10中感应出电势。
在本实施例中，所述不导磁连接单元可以采用分块式结构，如图3所示，一个辅助转子铁芯对应2个不导磁连接单元，参见图3中的4-1-1、4-1-2、4-2-1、4-2-2、4-3-1、4-3-2、4-4-1、4-4-2。
在本实施例中，所述不导磁连接单元4可以采用两层薄片结构，如图4所示，两层薄片分别位于转子铁芯的轴向两侧，此时各辅助转子铁芯的轴向长度需要与转子铁芯的轴向长度相同，辅助转子铁芯被所述两层薄片夹紧固定。
在本实施例中，所述不导磁连接单元4可以采用不同形式的薄片结构，如图5所示，图5中的薄片结构相比于图4中的薄片结构，其结构强度增大了。
在本实施例中，辅助转子铁芯可以与转子铁芯直接连接，一体铸造，而不需要经过不导磁连接单元。此时，辅助转子铁芯与转子铁芯的临界处切割出隔磁桥11，如图6所示。隔磁桥11的边缘靠近辅助转子铁芯的边缘，以保证电机在工作时，这一部分饱和。
在本实施例中，当电机处于电动机运行状态时，可以通过逆变器向所述三相功率绕组注入谐波电流。
在本实施例中，为了增大电机的功率密度，增强刚启动时气隙中的谐波磁场，也可以在电机中加入永磁体，形成混合励磁结构。
在本实施例中，电机和定子和转子可以为隐极结构或者凸极结构。电机的转子可以为内转子或者外转子。
在本实施例中，所述三相功率绕组为任意类型的交流绕组，包括集中绕组和分布绕组、单相绕组和多相绕组、单层绕组和双层绕组。
实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种辅助齿型谐波感应励磁电机，其特征在于：在转子铁芯的相邻转子齿之间设置辅助转子铁芯，所述辅助转子铁芯与转子铁芯直接连接或者通过不导磁连接单元与转子铁芯连接；当辅助转子铁芯与转子铁芯直接连接时，辅助转子铁芯与转子铁芯的临界处切割出隔磁桥，所述隔磁桥的边缘靠近辅助转子铁芯的边缘；辅助转子铁芯上绕设辅助谐波感应绕组，转子铁芯的转子齿上绕设转子直流励磁绕组，相邻转子齿上的转子直流励磁绕组的绕线方向相反且顺接串联，各定子槽中安装三相功率绕组，三相功率绕组的极对数与转子直流励磁绕组形成的极对数相同，在同一辅助转子铁芯上的各辅助谐波感应绕组顺接串联，各辅助转子铁芯上的辅助谐波感应绕组连接旋转整流器的输入端，各转子齿上的转子直流励磁绕组连接旋转整流器的输出端，辅助谐波感应绕组的感应电势经过旋转整流器为转子直流励磁绕组提供直流电，将转子齿磁化为N、S交替的磁极，在气隙中建立旋转磁场以感应三相功率绕组。
2.根据权利要求1所述辅助齿型谐波感应励磁电机，其特征在于：所述不导磁连接单元采用分块式结构，即一个辅助转子铁芯对应n个不导磁连接单元，n≥1，该辅助转子铁芯通过对应的不导磁连接单元与转子铁芯连接。
3.根据权利要求1所述辅助齿型谐波感应励磁电机，其特征在于：所述不导磁连接单元采用两层薄片结构，这两层薄片分别位于转子铁芯的轴向两侧，各辅助转子铁芯的轴向长度与转子铁芯的轴向长度相同，各辅助转子铁芯被所述两层薄片夹紧固定。
4.根据权利要求1所述辅助齿型谐波感应励磁电机，其特征在于：定子槽中安装谐波电枢绕组，所述谐波电枢绕组中的电流在气隙中建立谐波磁场，切割所述辅助谐波感应绕组，所述谐波磁场的极数与所述转子直流励磁绕组中电流形成的励磁磁场的极数呈偶数倍关系。
5.根据权利要求4所述辅助齿型谐波感应励磁电机，其特征在于：所述谐波电枢绕组的电流由感应所述转子直流励磁绕组中电流形成的励磁磁场得到，或者直接向所述谐波电枢绕组中通入直流电或交流电得到。
6.根据权利要求1所述辅助齿型谐波感应励磁电机，其特征在于：当电机处于电动机运行状态时，通过逆变器向所述三相功率绕组注入谐波电流。
7.根据权利要求1所述辅助齿型谐波感应励磁电机，其特征在于：在电机中加入永磁体，形成混合励磁结构。
8.根据权利要求1所述辅助齿型谐波感应励磁电机，其特征在于：所述辅助转子铁芯为U形或半圆形。
9.根据权利要求1所述辅助齿型谐波感应励磁电机，其特征在于：电机的定子和转子为隐极结构或凸极结构；电机的转子为内转子或者外转子。
10.根据权利要求1所述辅助齿型谐波感应励磁电机，其特征在于：所述三相功率绕组为任意类型的交流绕组，包括集中绕组和分布绕组、单相绕组和多相绕组、单层绕组和双层绕组。
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