CN210167865U - 五相5n/4n极电枢隔离式容错电励磁双凸极电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种五相5N/4N极电枢隔离式容错电励磁双凸极电机，定子中具有绕组定子极和无绕组定子极，每个绕组定子极上集中绕有电枢绕组和励磁绕组，相邻绕组定子极之间间隔一个无绕组定子极，使相邻绕组定子极相间互感减小，物理隔离，避免匝间短路，增加电机的容错性。所述绕组定子极和无绕组定子极呈均匀分布。该电机中的电枢绕组和励磁绕组绕制在同一个定子极上，相邻定子极上无绕组，因为间隔一个定子极无绕组，减小相间互感，损耗降低，增加电机的容错性。励磁绕组相对于每一相电枢绕组位置相同，故每一相电枢绕组出力相同，产生对称的相磁路，电磁力平衡。并且保持了传统电励磁双凸极电机，调磁方便，结构简单，易于散热，可靠高的优点。

Description

五相5N/4N极电枢隔离式容错电励磁双凸极电机

技术领域

本实用新型涉及一种双凸极电机，尤其是一种电励磁双凸极电机。

背景技术

上世纪90以来，高性能永磁材料和电力电子技术的迅猛发展，双凸极电机取得了快速发展，电励磁双凸极电机在永磁双凸极电机的基础上发展而来，用励磁绕组取代了定子磁钢，电励磁相对于永磁，在弱磁控制和发电过程中的调压控制更容易实现，在航空航天，风力发电，新能源汽车方面有广泛的应用前景。双凸极电机是变磁阻电机的一种类型。变磁阻电机有两种：单边凸极和双边凸极。双边凸极变磁阻电机，由于磁阻的最大值和最小值比值较大，有更高的发电功率，得到广大学者的关注。双凸极电机按相数来分，有单相，二相或四相，三相，五相和多相双凸极电机。电励磁双凸极电极特点：采用直流励磁，励磁调节简单方便，相较于永磁双凸极电机，用直流电取代永磁体，降低电机的制造成本，因为没有永磁体的存在，故电机不存在退磁的问题。双凸极电机转子极上无绕组，电枢绕组和励磁绕组全部集中在定子极上，转子是由硅钢片叠压而成，没有线圈和磁钢，结构简单，牢固。适合于大功率高速运转场合。电励磁双凸极电机，改变直流励磁电源，即可改变输出电压，调压方便可靠，外电路结构简单。传统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。

发明内容

本实用新型在传统的电励磁双凸极电机的基础上，结合双凸极电机的本体特性，提出了一种五相5N/4N极电枢隔离式容错电励磁双凸极电机，将电枢绕组和励磁绕组绕制在同一个定子极上，相邻定子极上无绕组，因为间隔一个无绕组的定子极，相间互感减小，相与相之间存在物理隔离，避免了匝间短路，增加电机的容错性。励磁绕组均匀分布在定子极上，产生对称的相磁路，电磁力平衡。并且保持了传统电励磁双凸极电机，调磁方便，结构简单，易于散热，可靠高的优点。为更好的利用双凸极电机电动和发电运行特性奠定了基础。

本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种五相5N/4N极电枢隔离式容错电励磁双凸极电机，包括定子、转子，所述定子、转子均为双凸极结构，所述定子中具有绕组定子极和无绕组定子极，每个绕组定子极上集中绕有电枢绕组和励磁绕组，相邻绕组定子极之间间隔一个无绕组定子极，使相邻绕组定子极相间互感减小，物理隔离，避免匝间短路，增加电机的容错性。

进一步，所述绕组定子极和无绕组定子极呈均匀分布。

进一步，所述电枢绕组的一端引出接在一起，另一端接在全桥电路两个二极管之间。

本实用新型的新型五相5N/4N(N是正整数)结构电励磁同步电机采取以上技术方案，具有以下有益效果：

(1)避免匝间短路，容错性大大增加；

(2)绕组绕制简单，易于散热，不易损坏；

(3)相磁路对称，电励磁平衡；

(4)增加绕组线径，降低铜损。

附图说明

图1是10/8结构电励磁同步电机二维结构图；

图2是10/8结构电励磁同步电机整流电路图；

图3是五相绕组磁链仿真图；

图4五相绕组反电动势仿真图；

图5是整流输出电压仿真图；

图1中的主要符号名称：Z为整流电路所接的负载；LA1、LB1、LC1、LD1、LE1分别为10/8结构电励磁同步电机的A相、B相、C相、D相、E相绕组电感；D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10为整流电路二极管；EA1、EB1、EC1、ED1、EE1分别为10/8结构电励磁同步电机的A相、B相、C相、D相、E相反电势；A、B、C、D、E分别为10/8电励磁同步电机的A相、B相、C相、D相、E相电枢绕组；F为电励磁同步电机的励磁绕组。

具体实施方式

本实用新型公布了一种新型五相5N/4N(N是正整数)结构容错电励磁双凸极电机，该电机的定子极上绕有一套电枢绕组和一套励磁绕组。电枢绕组的一端引出接在一起，另一端接在全桥电路两个二极管之间，A相绕组接在二极管D1正端和二极管D10负端之间，B相绕组接在二极管D2正端和二极管D9负端之间，C相绕组接在二极管D3正端和二极管D8负端之间，D相绕组接在二极管D4正端和二极管D7负端之间，E相绕组接在二极管D5正端和二极管D6负端之间。电枢绕组和励磁绕组均匀的分布在定子极上，不同绕组相之间，间隔一个无绕组的定子极，相较于传统的每一相都存在绕组的双凸极电机，电枢绕组和电枢绕组之间的互感减小。同理励磁绕组之间的互感同样减小，相与相之间存在物理隔离，避免了相与相之间的匝间短路，增加电机的容错性。由于电枢绕组和励磁绕组均匀的分布在定子极上，每一相电枢绕组相对励磁绕组位置相同，导致每一相出力均匀，产生对称的相磁路，电磁力平衡。并且保持了传统分布励磁双凸极电机调节磁场方便，成本低廉，转子结构简单可靠的优点。本实用新型中的电机电磁力平衡，磁路对称，互感减小，容错增加，相电流对称。

本实用新型适用于各种5N/4N(N是正整数)结构的容错电励磁双凸极电机，下面将结合附图以五相10/8结构的电励磁双凸极电机为例对实用新型技术方案进行详细说明：

如图1所示，本实用新型的五相10/8结构的电励磁双凸极电机，定子1、转子2均为双凸极结构，励磁绕组4中通入励磁电流，在电机内部产生主磁场。电枢绕组3和励磁绕组4，绕制在同一定子极上，每相电枢绕组3和励磁绕组4之间，间隔一个无绕组的定子极。电枢绕组3的一端引出接在一起，另一端接在全桥电路两个二极管之间，A相绕组接在二极管D1正端和二极管D10负端之间，B相绕组接在二极管D2正端和二极管D9负端之间，C相绕组接在二极管D3正端和二极管D8负端之间，D相绕组接在二极管D4正端和二极管D7负端之间，E相绕组接在二极管D5正端和二极管D6负端之间。新型双凸极电机有五相电枢绕组存在，分别是A、B、C、D、E。这五相的负极分别是X、Y、Z、W、M，五相电枢绕组的绕线方式如图1所示。电枢绕组和励磁绕组共同构成新型双凸极电机发电系统。

与10/8结构容错电励磁双凸极电机相对应的发电系统的整流电路如图2所示，本文以全桥不控整流电路为例进行说明，电枢绕组的一端引出接在一起，另一端接在全桥电路两个二极管之间，A相绕组接在二极管D1正端和二极管D10负端之间，B相绕组接在二极管D2正端和二极管D9负端之间，C相绕组接在二极管D3正端和二极管D8负端之间，D相绕组接在二极管D4正端和二极管D7负端之间，E相绕组接在二极管D5正端和二极管D6负端之间。

电机的初始位置如图1所示，A、B、C、D、E五相磁链如图3所示A、B、C、D、E五相反电势如图4所示，根据绕组与二极管的连接方式可知，A、B、C、D、E五相绕组在转子极滑入和转子极滑出都向负载供电，滑入时电枢反应为去磁，滑出时电枢反应为去磁。图5是未滤波的整流输出电压波形。

由于本实用新型中的电枢绕组和励磁绕组绕制在同一个定子极上，相邻定子极上无绕组，因为间隔一个定子极无绕组，减小相间互感，损耗降低，增加电机的容错性。励磁绕组相对于每一相电枢绕组位置相同，故每一相电枢绕组出力相同，产生对称的相磁路，电磁力平衡。并且保持了传统电励磁双凸极电机，调磁方便，结构简单，易于散热，可靠高的优点。

这种绕组结构和整流方式实现方便，结构简单，具有良好的应用前景。

Claims (3)

1.一种五相5N/4N极电枢隔离式容错电励磁双凸极电机，包括定子、转子，其特征在于：所述定子、转子均为双凸极结构，所述定子中具有绕组定子极和无绕组定子极，每个绕组定子极上集中绕有电枢绕组和励磁绕组，相邻绕组定子极之间间隔一个无绕组定子极，使相邻绕组定子极相间互感减小，物理隔离，避免匝间短路，增加电机的容错性。

2.根据权利要求1所述的五相5N/4N极电枢隔离式容错电励磁双凸极电机，其特征在于：所述绕组定子极和无绕组定子极呈均匀分布。

3.根据权利要求1所述的五相5N/4N极电枢隔离式容错电励磁双凸极电机，其特征在于：所述电枢绕组的一端引出接在一起，另一端接在全桥电路两个二极管之间。

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