一種磁阻調(diào)制式雙定子無刷雙饋電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磁阻調(diào)制式雙定子無刷雙饋電機，包括外定子，內(nèi)定子和置于外定子和內(nèi)定子之間的轉(zhuǎn)子，外定子、轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子同軸心且相互獨立，外定子與轉(zhuǎn)子之間設(shè)有外氣隙，轉(zhuǎn)子與內(nèi)定子之間設(shè)有內(nèi)氣隙，外定子包括外定子鐵心和嵌放在外定子鐵心槽內(nèi)的極對數(shù)為2p的外定子繞組；內(nèi)定子包括內(nèi)定子鐵心和嵌放在內(nèi)定子鐵心槽內(nèi)的極對數(shù)為2q的內(nèi)定子繞組，其中p和q分別為正整數(shù)，且p與q不相等；轉(zhuǎn)子由（p+q）個磁阻調(diào)制單元構(gòu)成，每個磁阻調(diào)制單元由交替排列的導(dǎo)磁極片和不導(dǎo)磁塊構(gòu)成。本發(fā)明雙饋電機由于磁路上存在兩層氣隙，飽和程度低于兩種現(xiàn)有的單定子結(jié)構(gòu)，去刷化的同時保持雙饋電機的功率密度基本不變。
【專利說明】一種磁阻調(diào)制式雙定子無刷雙饋電機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種磁阻調(diào)制式雙定子無刷雙饋電機，適用于變頻調(diào)速場合，本發(fā)明 涉及電機、機械領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)雙饋電機為繞線轉(zhuǎn)子異步電機，轉(zhuǎn)子繞組隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，必須使用電刷滑環(huán)將 旋轉(zhuǎn)繞組中的電壓電流以傳導(dǎo)方式引出。從而使雙饋電機具有兩個電端口，一個機械端口， 具有良好的變頻調(diào)速性能，在兆瓦級風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和高性能驅(qū)動中應(yīng)用廣泛。但電刷滑環(huán) 的存在導(dǎo)致電機可靠性差，維護(hù)成本高。有刷雙饋電機的去電刷化一直是人們研究的焦點。
[0003] 現(xiàn)有的無刷雙饋電機有三種結(jié)構(gòu)，級聯(lián)式、嵌套環(huán)轉(zhuǎn)子式和磁阻轉(zhuǎn)子式。其中，級 聯(lián)式為兩臺繞線異步電機同軸級聯(lián)而成，其軸向長度長，難以在空間受到嚴(yán)格限制的應(yīng)用 場合使用。專利CN200510047247. X公開了一種雙定子、單轉(zhuǎn)子盤式無刷雙饋交流電機，兩 個定子和一個轉(zhuǎn)子沿軸向布置，轉(zhuǎn)子位于兩個定子中間。兩個定子鐵心均在靠近轉(zhuǎn)子側(cè)單 面開槽，分別嵌放2p極和2q極三相對稱定子繞組，兩套定子繞組相互獨立。轉(zhuǎn)子鐵心雙面 開槽分別嵌放2p和2q極三相對稱轉(zhuǎn)子繞組，兩套轉(zhuǎn)子繞組同相序或反相序連接形成一套 轉(zhuǎn)子繞組。該結(jié)構(gòu)將軸向級聯(lián)的兩臺徑向磁通異步電機改成軸向級聯(lián)的兩臺軸向磁通異步 電機，能夠?qū)崿F(xiàn)期望的雙饋同步運行，但只有在P = q且兩套三相對稱轉(zhuǎn)子繞組反相序連接 形成一套轉(zhuǎn)子繞組時才能達(dá)到與有刷雙饋電機相同的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子體積比。當(dāng)P尹q時，內(nèi)外 兩層氣隙電磁負(fù)荷不能同時取較大值，其轉(zhuǎn)矩體積比約為有刷雙饋電機的〇. 75倍。
[0004] 嵌套環(huán)轉(zhuǎn)子式和磁阻轉(zhuǎn)子式均為單定子結(jié)構(gòu)，即極對數(shù)不同的兩套定子繞組共用 一個定子鐵心，因此，單一極對數(shù)的電磁負(fù)荷受到限制，使得轉(zhuǎn)矩體積比也約為有刷雙饋電 機的0. 75倍。
[0005] 為了提高現(xiàn)有無刷雙饋電機的功率密度（功率體積比），專利CN201220025540. 1 提出一種徑向同心布置的雙定子無刷雙饋電機結(jié)構(gòu)。該電機的轉(zhuǎn)子采用內(nèi)、外雙層鼠籠繞 組，在轉(zhuǎn)子沿軸方向的一側(cè)，內(nèi)、外層鼠籠導(dǎo)條分別用兩個相互獨立的公共端環(huán)連接；在轉(zhuǎn) 子沿軸方向的的另一側(cè)，內(nèi)、外層鼠籠導(dǎo)條按照各自所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子本身的 運動方向相反對應(yīng)連接。從而使穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速滿足rv = 60(fp±fq)/(p+q),實現(xiàn)雙饋同步運行。 該結(jié)構(gòu)要求轉(zhuǎn)子內(nèi)、外層導(dǎo)條數(shù)相同，槽數(shù)相同。由于雙定子無刷雙饋電機轉(zhuǎn)子內(nèi)、外層鐵 心之間只有電路連接而無磁路耦合，內(nèi)外層轉(zhuǎn)子鐵心均應(yīng)留有足夠的軛部厚度以避免轉(zhuǎn)子 鐵心提前飽和。使得轉(zhuǎn)子沿半徑方向的厚度增加，以一臺P = 4, q = 2的雙定子無刷雙饋 電機為例，外徑與內(nèi)徑之比可達(dá)2:1。如果仍按照先前設(shè)計的雙定子無刷雙饋電機轉(zhuǎn)子結(jié) 構(gòu)，內(nèi)外圓周開槽數(shù)目相同，勢必導(dǎo)致內(nèi)層氣隙電負(fù)荷為外層氣隙的2倍，內(nèi)層氣隙磁負(fù)荷 為外層氣隙的2倍。由于內(nèi)定子鐵心飽和的限制，外定子鐵心的電磁負(fù)荷顯著低于內(nèi)定子， 進(jìn)而電機單位體積的出力受到限制。綜上可知，現(xiàn)有的無刷雙饋電機在無刷化的同時降低 了有刷雙饋電機的功率密度（約減少25% )。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 技術(shù)問題：本發(fā)明針對傳統(tǒng)雙饋電機存在電刷滑環(huán)的問題，從雙饋電機的運行原 理出發(fā)，將內(nèi)定子和磁阻調(diào)制轉(zhuǎn)子等效為一個繞線轉(zhuǎn)子，提出一種磁阻調(diào)制式雙定子無刷 雙饋電機，從而在完全實現(xiàn)傳統(tǒng)雙饋電機功能的基礎(chǔ)上取消電刷滑環(huán)，同時保持與有刷雙 饋電機相近的功率密度。
[0007] 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0008] -種磁阻調(diào)制式雙定子無刷雙饋電機，包括外定子，內(nèi)定子和置于所述外定子和 內(nèi)定子之間的轉(zhuǎn)子，所述外定子、轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子同軸心且相互獨立，外定子與轉(zhuǎn)子之間設(shè)有 外氣隙，轉(zhuǎn)子與內(nèi)定子之間設(shè)有內(nèi)氣隙其特征在于：
[0009] 所述的外定子包括外定子鐵心和嵌放在外定子鐵心槽內(nèi)的極對數(shù)為2p的外定子 繞組；所述內(nèi)定子包括內(nèi)定子鐵心和嵌放在內(nèi)定子鐵心槽內(nèi)的極對數(shù)為2q的內(nèi)定子繞組， 其中P和q分別為正整數(shù)，且P與q不相等；
[0010] 所述轉(zhuǎn)子由（P+q)個磁阻調(diào)制單元構(gòu)成，每個磁阻調(diào)制單元沿自身角平分線對 稱，由交替排列的導(dǎo)磁極片和不導(dǎo)磁塊構(gòu)成，導(dǎo)磁極片與不導(dǎo)磁塊的寬度比例滿足：

【權(quán)利要求】
1. 一種磁阻調(diào)制式雙定子無刷雙饋電機，包括外定子，內(nèi)定子和置于所述外定子和內(nèi) 定子之間的轉(zhuǎn)子，所述外定子、轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子同軸心且相互獨立，外定子與轉(zhuǎn)子之間設(shè)有外 氣隙，轉(zhuǎn)子與內(nèi)定子之間設(shè)有內(nèi)氣隙其特征在于：所述的外定子包括外定子鐵心（1)和嵌 放在外定子鐵心槽內(nèi)的極對數(shù)為2p的外定子繞組（2);所述內(nèi)定子包括內(nèi)定子鐵心（4)和 嵌放在內(nèi)定子鐵心槽內(nèi)的極對數(shù)為2q的內(nèi)定子繞組（5)，其中p和q分別為正整數(shù)，且p與 q不相等；所述轉(zhuǎn)子（3)由（p+q)個磁阻調(diào)制單元構(gòu)成，每個磁阻調(diào)制單元沿自身角平分線 對稱，由交替排列的導(dǎo)磁極片（32)和不導(dǎo)磁塊（31)構(gòu)成，導(dǎo)磁極片與不導(dǎo)磁塊的寬度比例 滿足： Ι<(〇? + (k -1)&>, = = -ω^ (1) CO 2 - 2 〇 3 (2) 其中0^為單一磁阻調(diào)制單元的寬度，0^為每個磁阻調(diào)制單元中最外層兩個導(dǎo)磁極片 外側(cè)之間的寬度，ω2和ω3分別為每個磁阻調(diào)制單元中導(dǎo)磁極片的寬度和相鄰兩個導(dǎo)磁極 片間不導(dǎo)磁塊的寬度，k為正整數(shù)，且滿足 ^ 2 ^ Π--Π ( ^ is toothtopJ ^ os toothtop^ (3) 其中 ^ is_toothtop 為內(nèi)定子齒頂寬度， 〇 os-toothtop 為外定子齒頂寬度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁阻調(diào)制式雙定子無刷雙饋電機，其特征在于：k取由式 ⑴-⑶所限定的最小值。
【文檔編號】H02K16/04GK104092342SQ201410357208
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】程明, 韓鵬 申請人:東南大學(xué)