CN210167866U - 五相5n/4n极电枢励磁分散式容错电励磁双凸极电机 - Google Patents
五相5n/4n极电枢励磁分散式容错电励磁双凸极电机 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种五相5N/4N极电枢励磁分散式容错电励磁双凸极电机,定子的定子极上交替分布有电枢绕组和励磁绕组,电枢绕组和励磁绕组不在同一个定子极上,使电枢绕组与励磁绕组之间物理隔离,避免电枢绕组与励磁绕组之间的匝间短路,增加电机的容错性。所述电枢绕组和励磁绕组在定子极上均匀分布。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。励磁绕组相对于电枢绕组位置相同,导致每一相励磁绕组出力均匀,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,调磁方便,成本低廉,转子结构简单可靠的优点。本实用新型中的电机互感较小,容错性较高,相电流对称。
Description
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
双凸极电机结构是上世纪90年代出现的一种新型电机,相较于传统电机,双凸极电机转子上无绕组,所有的电枢绕组和励磁绕组全部集中在定子上,电机的这种简单结构使其特别适合高速运行场合,发电工作时不需要位置传感器和可控功率变换器,结构简单可靠,其高可靠性使其构成航空电源的优良品质。
在开关磁阻电机的基础上得到了永磁双凸极电机,永磁体作为励磁源。由永磁双凸极电机发展至电励磁双凸极电机,电励磁双凸极电机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。电励磁双凸极电机的特点:1电励磁采用直流励磁,调磁方便,相较永磁双凸极电机,不存在永磁体,降低了电机的成本,因为没有永磁体所以不存在退磁的问题。2电枢绕组和励磁绕组全部集中在定子极上,转子极上无绕组,转子是由硅钢片叠压而成,没有线圈和磁钢,电机结构简单可靠。3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,适合高速运转,绕组靠近外壳易于散热。4电励磁双凸极电机励磁调节方便,改变直流励磁电源大小即可调节输出电压,使输出电压保持恒定,省去了变频器,外电路结构简单,提高了双凸极电机的可靠性,降低了成本。
双凸极电机一般都应用在大飞机起动/发电系统,新能源发电,车辆驱动系统和燃油泵系统,并且具有多相冗余容错能力,适用于航空航天,汽车,风力发电等对可靠性,电源质量要求高的领域。
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。与此同时,也增加了电机的电机整流输出电压脉动。而需要采用一种方式:电枢绕组和励磁绕组定子极上交替出现,不出现重叠,互不干扰,励磁绕组和电枢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。
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,提出了一种新颖的五相5N/4N(N是正整数)结构容错电励磁双凸极电机,该方法相磁路对称,电磁力平衡,电机互感较小,容错性较高,相电流对称。为更好的利用双凸极电机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极电枢励磁分散式容错电励磁双凸极电机,包括定子、转子,所述定子的定子极上交替分布有电枢绕组和励磁绕组,电枢绕组和励磁绕组不在同一个定子极上,使电枢绕组与励磁绕组之间物理隔离,避免电枢绕组与励磁绕组之间的匝间短路,增加电机的容错性。
进一步,所述电枢绕组和励磁绕组在定子极上均匀分布。
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)绕组空间较大,增加了线径,降低损耗;
(2)具有很强的容错能力;
(3)绕组绕制简单,易于散热,不易损坏;
(4)相磁路对称,电磁力平衡;
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,该电机定子极上有一套电枢绕组和励磁绕组,励磁绕组与电枢绕组均匀的分布在定子极上,转子极上无绕组。电枢绕组和励磁绕组均匀分布在不同的定子极上,在定子极上交替出现,彼此之间不存在交叉重叠。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。传统的集中式励磁或分布式励磁方式,在一个定子极上同时绕有电枢绕组和励磁绕组,相对于传统的电励磁双凸极电机,本文提出的新型结构减小了电枢绕组和励磁绕组之间的耦合,电枢绕组和励磁绕组不在同一个定子极上,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。励磁绕组相对于电枢绕组位置相同,导致每一相励磁绕组出力均匀,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,调磁方便,成本低廉,转子结构简单可靠的优点。本实用新型中的电机互感较小,容错性较高,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:
本实用新型中的五相10/8结构的电励磁双凸极电机的平面结构,如图1所示,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均匀分布在不同的定子极上,在定子极上交替出现,彼此之间不存在交叉重叠。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。传统的集中式励磁或分布式励磁方式,在一个定子极上同时绕有电枢绕组和励磁绕组,相对于传统的电励磁双凸极电机,本实用新型提出的新型结构减小了电枢绕组和励磁绕组之间的耦合,电枢绕组3和励磁绕组4不在同一个定子极上,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。本实用新型的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,电枢绕组的绕线方式如图1所示。电枢绕组3和励磁绕组4共同构成新型双凸极电机发电系统。
与10/8结构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,本实用新型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对应的定子极时向负载输出电能,即A、B、C、D、E五相绕组反电势为负时向负载输出电能,图5是未滤波的整流输出电压波形。
相对于传统的电励磁双凸极电机,本实用新型提出的新型结构减小了电枢绕组和励磁绕组之间的耦合,电枢绕组和励磁绕组不在同一个定子极上,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。励磁绕组相对于电枢绕组位置相同,导致每一相励磁绕组出力均匀,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,调磁方便,成本低廉,转子结构简单可靠的优点。本实用新型中的电机互感较小,容错性较高,相电流对称。
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极电枢励磁分散式容错电励磁双凸极电机,包括定子、转子,其特征在于:所述定子的定子极上交替分布有电枢绕组和励磁绕组,电枢绕组和励磁绕组不在同一个定子极上,使电枢绕组与励磁绕组之间物理隔离,避免电枢绕组与励磁绕组之间的匝间短路,增加电机的容错性。
2.根据权利要求1所述的五相5N/4N极电枢励磁分散式容错电励磁双凸极电机,其特征在于:所述电枢绕组和励磁绕组在定子极上均匀分布。
3.根据权利要求1所述的五相5N/4N极电枢励磁分散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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