CN113922530A - 一种具有励磁绕组冷却功能的集中励磁双凸极电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有励磁绕组冷却功能的集中励磁双凸极电机，包括定子和位于定子中部的转子，所述定子设有若干定子凸极，相邻定子凸级之间形成定子槽，定子槽内设有电枢绕组和励磁绕组，所述励磁绕组内部设有空腔，励磁绕组的空腔内设有导体管，所述导体管内通有冷却剂。本发明在导体管内通入循环冷却剂，能对励磁绕组提供很好的冷却效果。通过导体管通入发电机整流后的直流电，产生的磁势与励磁绕组的磁势共同组成励磁磁势，无需另外接入电源，并能提高励磁绕组的磁势。

Description

一种具有励磁绕组冷却功能的集中励磁双凸极电机
技术领域
本发明涉及一种具有励磁绕组冷却功能的集中励磁双凸极电机，属于电机绕组设计优化领域与电机热管理技术领域。
背景技术
电励磁双凸极电机按照励磁绕组绕制方式不同可分为集中励磁双凸极电机和分布励磁双凸极电机，其中传统的集中励磁双凸极电机是12/8极结构，定子齿为平行齿，每三个定子极用一套励磁绕组。与分布励磁双凸极电机相比，集中励磁双凸极电机的励磁绕组分布更加密集，散热更加困难，温度过高时有可能破坏绕组间的绝缘，损坏电机。
电机常用的冷却方法有自然冷却、风冷、水冷、油冷等，其中风冷和喷油冷却对励磁绕组表面有很好的降温作用，但集中励磁双凸极电机励磁绕组是由多根圆线捆扎而成，且线数更多体积更大，对于绕组中心的导体，无论哪种冷却方法都不能有效降低其温度，励磁绕组仍有高温损坏的危险。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种有效降低励磁绕组温度的集中励磁双凸极电机。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种具有励磁绕组冷却功能的集中励磁双凸极电机，包括定子和位于定子中部的转子，所述定子设有若干定子凸极，相邻定子凸级之间形成定子槽，定子槽内设有电枢绕组和励磁绕组，所述励磁绕组内部设有空腔，励磁绕组的空腔内设有导体管，所述导体管内通有冷却剂。
对上述技术方案的进一步设计为：所述导体管通过导线通入集中励磁双凸极电机整流后的直流电。
所述导体管采用铜、铁或铝材质制成。
所述导体管外壁形状与励磁绕组空腔内壁的形状匹配。
所述若干定子凸极均匀分为若干组，每组的定子凸极互相平行形成平行齿结构，每组定子凸极上设有一励磁绕组。
每个励磁绕组内均设有一导体管，若干导体管互相连通；互相连通的若干导体管两端分别设有冷却剂入口和冷却剂出口。
同组的定子凸极之间形成定子小槽，相邻组定子凸极之间形成定子大槽，所述定子小槽内放置电枢绕组，定子大槽内放置电枢绕组和励磁绕组。
本发明的有益效果为：
本发明在导体管内通入循环冷却剂，能对励磁绕组提供很好的冷却效果。通过导体管通入发电机整流后的直流电，产生的磁势与励磁绕组的磁势共同组成励磁磁势，无需另外接入电源，并能提高励磁绕组的磁势。
在高转速下，损耗明显，上述冷却方法可以与机壳油冷\水冷和内部风冷组合使用，能有效对励磁绕组提供冷却效果，是对机壳油冷\水冷和内部风冷方法的有效补充。
本发明在励磁绕组的空腔内设置通电导体管，可有效提高励磁绕组整体的槽满率。
附图说明
图1是本实施例中集中励磁双凸极电机结构图；
图2是本实施例中集中励磁双凸极电机截面图；
图3是本实施例中集中励磁双凸极电机电路图；
图4是本实施例中导体管截面图。
图中：1-定子，2-转子，3-电枢绕组，4-励磁绕组，5-导体管。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例一
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明实施例提出一种利用导体管通油冷却励磁绕组的集中励磁双凸极电机。图1是本实施例中集中励磁双凸极电机结构图，图2是集中励磁双凸极电机截面图，由图可见，集中励磁双凸极电机包括定子1和设置于定子1中部的转子2，其中定子上的定子凸极有12极，转子上的转子凸极有8极，定子凸极均匀分为四组，每组的三个定子凸极互相平行，构成平行齿结构，每组的三个定子凸极共用一套励磁绕组4，本实施例的电机不局限于12/8结构拓扑， 6N/4N结构均可，N为整数。
相邻定子凸极（即定子齿）之间构成定子槽，本实施例的电机中定子槽分为大槽和小槽两种槽型，同组的定子齿之间形成定子小槽，相邻组定子齿之间形成定子大槽，其中小槽放置电枢绕组3，大槽放置电枢绕组3和励磁绕组4，励磁绕组4放在大槽中间，电枢绕组3在励磁绕组两边。
本实施例中，励磁绕组4中间设有空腔，空腔内设置导体管5，导体管5在励磁绕组4中间；导体管5由于可导电，在励磁电流需求大时，可以将其作为励磁的一部分，通过导线与集中励磁双凸极电机整流后的直流电连接，用于与原来的励磁绕组4共同提供励磁磁势；导体管也可以外接其他大电流，同样可实现与原来的励磁绕组4共同提供励磁磁势的作用；励磁电流需求小时，导体管5也可选择不通电流，与原有的励磁绕组串联。
若直接在励磁绕组4中间设置空腔，则会导致励磁绕组4的槽满率很低，需要很大的励磁电流才能满足励磁磁势的要求，不易控制，本实施例在励磁绕组4中间的空腔内加了导体管，并通入直流电，则对励磁绕组4整体的槽满率的影响较小。
本实施例中共设有四个励磁绕组4，每个励磁绕组4内均设有一导体管5，四个导体管5互相连通；互相连通的导体管5两端分别设有冷却剂入口和冷却剂出口。在导体管5内通入循环冷却剂，能对励磁绕组4提供很好的冷却效果，本实施例中冷却剂可为冷却油、液氢或液氮等多种冷却介质。该冷却方法可与机壳循油/水冷却或电机内部通风冷却组合使用。
图3是本实施例中导体管5的截面图，导体管5为空心结构，在空心部分通入冷却剂，冷却剂带走导体管5的热量，同时励磁绕组4的热量传递到导体管5也被滑油带走，从而降低了励磁绕组4的内部温度，提高了励磁绕组4的载流能力。本实施例在低转速下，导体管5采用铜材料制成，电阻小，导热性能好，在转速高的状态下，导体管5可选择采用低电导率材料，例如铁，铝材质或陶瓷等。
导体管5外壁形状与励磁绕组空腔内壁的形状匹配，复杂形状可利用3D打印技术制造多种形状的导体管5，这样可以与励磁绕组4充分接触，经过尺寸优化和位置优化后，能让导体管5有更低的损耗和更好的冷却效果。
图4是本实施例中集中励磁双凸极电机电路图。图中LA、LB、LC为电机三相绕组，电机励磁方式为他励，励磁绕组LF2通直流电给电机励磁，三相绕组产生的交流电经过整流桥整流和电容C滤波后，一部分给负载供电，还有一部分给空心导体LF1供电。导体管通过发电机整流后的直流电，产生的磁势与励磁绕组的磁势共同组成励磁磁势。
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 (7)

1.一种具有励磁绕组冷却功能的集中励磁双凸极电机，其特征在于：包括定子和位于定子中部的转子，所述定子设有若干定子凸极，相邻定子凸级之间形成定子槽，定子槽内设有电枢绕组和励磁绕组，所述励磁绕组内部设有空腔，励磁绕组的空腔内设有导体管，所述导体管内通有冷却剂。
2.根据权利要求1所述具有励磁绕组冷却功能的集中励磁双凸极电机，其特征在于：所述导体管通过导线通入集中励磁双凸极电机整流后的直流电。
3.根据权利要求1所述具有励磁绕组冷却功能的集中励磁双凸极电机，其特征在于：所述导体管采用铜材质制成。
4.根据权利要求1所述具有励磁绕组冷却功能的集中励磁双凸极电机，其特征在于：所述导体管外壁形状与励磁绕组空腔内壁的形状匹配。
5.根据权利要求1所述具有励磁绕组冷却功能的集中励磁双凸极电机，其特征在于：所述若干定子凸极均匀分为若干组，每组的定子凸极互相平行形成平行齿结构，每组定子凸极上设有一励磁绕组。
6.根据权利要求5所述具有励磁绕组冷却功能的集中励磁双凸极电机，其特征在于：每个励磁绕组内均设有一导体管，若干导体管互相连通；互相连通的若干导体管两端分别设有冷却剂入口和冷却剂出口。
7.根据权利要求6所述具有励磁绕组冷却功能的集中励磁双凸极电机，其特征在于：同组的定子凸极之间形成定子小槽，相邻组定子凸极之间形成定子大槽，所述定子小槽内放置电枢绕组，定子大槽内放置电枢绕组和励磁绕组。
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