CN208971270U - 一种四相双馈电励磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种四相双馈电励磁同步电机，包括同转轴设置的定子和转子，所述的定子上设有4N个定子极，所述的转子上设有5N个转子极，N为正整数，每个定子极上绕有一套电枢绕组和一套励磁绕组，所述的励磁绕组和电枢绕组均为集中绕组。与现有技术相比，本实用新型采用的双凸极结构更加简单，在合适的定转子极弧系数下能够做到电动势波形所占的电角度为180°，四相绕组同时向负载输出电能，容错能力较强。同时采用集中励磁的结构，定位力矩小，同时没有不平衡电磁力，提高了电机运行的可靠性。

Description

一种四相双馈电励磁同步电机

技术领域

本实用新型涉及新能源发电技术领域，尤其是涉及一种四相双馈电励磁同步电机。

背景技术

电励磁双凸极电机在开关磁阻电机的基础上发展而来，保留了开关磁阻电机转子结构简单，成本低廉且调磁方便的优点。电励磁双凸极电机具体如下特点：一、直流电励磁，没有永磁体，故成本低廉，因为没有永磁体所以不存在退磁的问题；二、转子上没有电枢绕组也没有励磁绕组，转子是由硅钢片叠压而成，没有线圈和磁钢，结构简单，牢固；三、电励磁双凸极电机的所有电枢绕组和励磁绕组全部都在定子上，不易损坏，同时易于散热；四、调节励磁电流即可调节输出电压，使输出电压不随负载变化而变化，也就省去了变频器，可以采用二极管不控整流电路，这样显著的简化了电路，提高了双凸极电机的可靠性，降低了成本。

但是目前的双凸极电励磁电机的励磁一般采用的是分布励磁，励磁绕组绕制在多个双凸极电机的定子极上，存在相磁路不对称的问题，会导致电机电枢绕组损耗和整流桥损耗分布不均的问题，与此同时，也增加了电机的电机整流输出电压脉动。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种四相双馈电励磁同步电机。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种四相双馈电励磁同步电机，包括同转轴设置的定子和转子，所述的定子包括4N个定子极，所述的转子包括5N个转子极，N为正整数，每个定子极上绕有一套电枢绕组和一套励磁绕组，所述的励磁绕组和电枢绕组均为集中绕组。

进一步地，同一相电枢绕组在定子极上采用反向串联方式绕制，励磁绕组在每个定子极上采用反向串联的方式连接。

进一步地，还设有整流装置，所述的电枢绕组的正端连接负载，其负端连接整流装置中整流管的阳极，整流管的阴极连接负载。

进一步地，还包括非导磁材料制成的外壳。

进一步地，N优选2。

进一步地，所述定子极为硅钢片的定子铁心。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型的每个定子极上都均匀分布励磁绕组，产生对称的相磁路，解决了传统的分布励磁磁路不对称以及不平衡电磁力的问题。并且保持了传统分布励磁双凸极电机，调磁方便，成本低廉，转子结构简单可靠的优点。

2、本实用新型采用了集中电励磁，由原来励磁绕组绕制在多个定子极上转变成励磁绕组均匀的绕制在电机的每一个定子极上，从而解决了磁路不对称的问题，同时也摆脱了不平衡电磁力，对比发现集中励磁具有良好的转矩特性，提高了转矩密度，减小了整流输出的电压脉动。

3、本实用新型采用四相集中励磁的结构和多转子极的结构提高了增加输出功率，提高了电机的功率密度，同时集中励磁的结构使得磁链和反电势的谐波含量降低，波形更加正弦，具有一定的容错性。

4、本实用新型的绕组绕制简单，易于散热，不易损坏，延长了电机的使用寿命。

综上，与现有的四相双馈电励磁同步电机相比，该电机采用的双凸极结构更加简单，在合适的定转子极弧系数下能够做到电动势波形所占的电角度为180°，四相绕组同时向负载输出电能，容错能力较强。同时采用集中励磁的结构，定位力矩小，同时没有不平衡电磁力，提高了电机运行的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为显示具体绕组结构的示意图；

图3为本实用新型的整流电路图；

图4为四相绕组磁链仿真图；

图5为四相绕组反电动势仿真图；

图6是整流输出电压仿真图。

附图标记：1、定子，2、转子，3、励磁绕组，4、电枢绕组，5、定子极，6、转子极，7、外壳。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供了一种4N/5N(N是正整数)四相结构双馈电励磁同步电机，N的数值取2，包括非导磁材料制成的外壳7、转轴、定子1、转子2、励磁绕组3、电枢绕组4和整流装置。定子1和转子2同转轴设置，定子1上设有8个定子极5，转子2上设有10个转子极6，每个定子极5上绕有一套电枢绕组4和一套励磁绕组3。同一相电枢绕组4在定子极5上采用反向串联方式绕制，励磁绕组3在每个定子极5上采用反向串联的方式连接。励磁绕组3和电枢绕组4均为集中绕组。定子极5为硅钢片的定子1铁心。该电励磁双凸极电机即可作为发电机也可电动机运行，本实施例中作为发电机使用。

如图2所示，电枢绕组4的正端(A、B、C、D)直接引出作为这个发电系统的负端，电枢绕组4的负端(W、X、Y、Z)接整流装置中整流管的阳极，然后，将所有整流管负端引出的线接在一起作为此发电系统的正端。

励磁方式采用集中励磁，相对于传统的分布励磁，集中励磁的绕组绕制在双凸极电机的每个定子极5上。该电机的每个定子极5上都均匀分布励磁绕组3，产生对称的相磁路，解决了传统的分布励磁磁路不对称以及不平衡电磁力的问题。并且保持了传统分布励磁双凸极电机，调磁方便，成本低廉，转子2结构简单可靠的优点。本实用新型中的电机功率密度高，整流输出电压脉动小且相电流对称。

具体地说，当励磁绕组3中通入励磁电流，在电机内部产生主磁场。每个定子极5上都有一套电枢绕组4和一套励磁绕组3。电枢绕组4的正端(A、B、C、D)直接引出作为这个发电系统的负端，绕组的负端(W、X、Y、Z)接整流管的阳极，将所有整流管负端引出的线接在一起作为此发电系统的正端。励磁方式采用集中励磁，相对于传统的分布励磁，集中励磁的绕组绕制在双凸极电机的每个定子极5上，故有四相电枢绕组存在，分别是A、B、C、D。A的绕线方式如图2所示，其他四相的绕线方式与A相类似。这四相的负极分别是W、X、Y、Z，四相的负端接整流管的阳极。所有整流管的阴极连接到一点，经导线引出，作为双凸极发电系统的正极接入负载。

如图3所示，本实施例采用半桥不控整流电路，A、B、C、D相电枢绕组的正端连接到一点，经导线引出作为双凸极发电系统的负极，A、B、C、D相电枢绕组的负端(W、X、Y、Z)分别与二极管D1、D2、D3、D4的阳极和D8、D7、D6、D5的阴极之间，作为双凸极发电系统的正极。

电机的初始位置如图1和2所示，整流电路如图3所示，采用全桥整流结构，根据电枢绕组与二极管的连接方式，可知A、B、C、D四相绕组在转子极滑入和转子极滑出都向负载供电。A、B、C、D四相磁链如图4所示，A、B、C、D四相反电势如图5所示，其磁链波形正弦性较好，谐波含量较少，反电势也是如此，因此更加便于控制。图6是未滤波的整流输出电压波形，脉动较小。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种四相双馈电励磁同步电机，包括同转轴设置的定子和转子，其特征在于，所述的定子包括4N个定子极，所述的转子上包括5N个转子极，N为正整数，每个定子极上绕有一套电枢绕组和一套励磁绕组，所述的励磁绕组和电枢绕组均为集中绕组。

2.根据权利要求1所述的四相双馈电励磁同步电机，其特征在于，同一相电枢绕组在定子极上采用反向串联方式绕制，励磁绕组在每个定子极上采用反向串联的方式连接。

3.根据权利要求1所述的四相双馈电励磁同步电机，其特征在于，还设有整流装置，所述的电枢绕组的正端连接负载，其负端连接整流装置中整流管的阳极，整流管的阴极连接负载。

4.根据权利要求1所述的四相双馈电励磁同步电机，其特征在于，还包括非导磁材料制成的外壳。

5.根据权利要求1所述的四相双馈电励磁同步电机，其特征在于，N为2。

6.根据权利要求1～5任一所述的四相双馈电励磁同步电机，其特征在于，所述定子极为硅钢片的定子铁心。