本發(fā)明屬于電機(jī)及其控制技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種不對(duì)稱勵(lì)磁定子錯(cuò)角雙凸極電機(jī)及其控制方法。
背景技術(shù):
轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和大噪聲是限制電機(jī)應(yīng)用時(shí)的兩大因素。轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)即在電機(jī)的一個(gè)換相周期內(nèi),輸出轉(zhuǎn)矩的最大值與最小值相差過大,導(dǎo)致電機(jī)振動(dòng),在電機(jī)遠(yuǎn)離設(shè)計(jì)點(diǎn)時(shí)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)體現(xiàn)的更加明顯,尤其在電動(dòng)車、紡織等對(duì)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩要求較高的行業(yè)。造成轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的原因主要有兩個(gè):一個(gè)是電機(jī)的特殊的雙凸極結(jié)構(gòu)決定了必然有較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),尤其在定轉(zhuǎn)子對(duì)齊位置,此時(shí)磁阻最小,磁鏈飽和,相轉(zhuǎn)矩輸出最??;二是由于電機(jī)應(yīng)用在需要功率變換器頻繁開關(guān)的運(yùn)行環(huán)境當(dāng)中,即在頻繁開關(guān)是會(huì)產(chǎn)生除基波外的復(fù)雜的電壓諧波分量,也會(huì)造成電機(jī)的脈動(dòng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,本發(fā)明提供一種6/4結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱勵(lì)磁定子錯(cuò)角雙凸極電機(jī)及其控制方法。利用在兩組定子中間加電勵(lì)磁線圈,且采用定子周向錯(cuò)位結(jié)構(gòu)運(yùn)行,改善轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),并且通過調(diào)節(jié)電勵(lì)磁線圈的直流電流增減氣隙磁通密度,進(jìn)而可增大輸出轉(zhuǎn)矩、增加調(diào)速范圍。
本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種不對(duì)稱勵(lì)磁定子錯(cuò)角雙凸極電機(jī),包括:電機(jī)機(jī)殼、電機(jī)轉(zhuǎn)軸、覆蓋于電機(jī)轉(zhuǎn)軸的導(dǎo)磁材料、中央電勵(lì)磁線圈、兩組凸極定子、兩組凸極轉(zhuǎn)子和定子繞組;所述電機(jī)機(jī)殼的一端設(shè)置有電機(jī)前端蓋,電機(jī)機(jī)殼的另一端設(shè)置有電機(jī)后端蓋,電機(jī)前端蓋和電機(jī)后端蓋分別設(shè)有中間孔,電機(jī)轉(zhuǎn)軸的一端穿過電機(jī)前端蓋的中間孔,電機(jī)轉(zhuǎn)軸的另一端穿過電機(jī)后端蓋的中間孔;兩組凸極定子分別固定于電機(jī)機(jī)殼內(nèi)部?jī)啥耍醒腚妱?lì)磁線圈環(huán)繞電機(jī)轉(zhuǎn)軸且位于兩組凸極定子中間,中央電勵(lì)磁線圈連接直流電源,兩組凸極轉(zhuǎn)子固定于電機(jī)轉(zhuǎn)軸的導(dǎo)磁材料上;兩組凸極定子分別位于兩組凸極轉(zhuǎn)子外側(cè),且凸極定子與凸極轉(zhuǎn)子間有空隙;每組凸極轉(zhuǎn)子上均勻分布有4個(gè)凸極齒即轉(zhuǎn)子齒,每組凸極定子上均勻分布有6個(gè)凸極齒定子齒,轉(zhuǎn)子極弧為30°,定子極弧為40°,第二組凸極定子相對(duì)于第一組凸極定子錯(cuò)開30°機(jī)械角度放置,兩組凸極轉(zhuǎn)子相對(duì)于電機(jī)轉(zhuǎn)軸中垂面對(duì)稱,定子凸極繞有定子繞組,每組凸極定子上定子繞組分為a、b、c三相,且電機(jī)兩側(cè)凸極定子a、b、c三相交錯(cuò),即電機(jī)一側(cè)凸極定子a相凸極齒對(duì)應(yīng)電機(jī)另一側(cè)凸極定子b相凸極齒和c相凸極齒中間位置。
所述不對(duì)稱勵(lì)磁定子錯(cuò)角雙凸極電機(jī)的控制方法,包括:
根據(jù)轉(zhuǎn)子位置選擇通電繞組,通電后電機(jī)旋轉(zhuǎn),當(dāng)轉(zhuǎn)子齒中心線與一側(cè)定子齒中心線相差40度時(shí)換相,之后,以換相角度為30度進(jìn)行換相,電機(jī)持續(xù)旋轉(zhuǎn)。
有益效果:本發(fā)明的一種不對(duì)稱勵(lì)磁定子錯(cuò)角雙凸極電機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有如下優(yōu)勢(shì):
兩組錯(cuò)開一定機(jī)械角度的凸極定子基于轉(zhuǎn)矩疊加原理,兩邊繞組分別產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相互疊加,不僅合成轉(zhuǎn)矩增加,電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)也會(huì)減小,增加了軸向勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的轉(zhuǎn)矩,并減小了其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
附圖說明
圖1為本發(fā)明一種實(shí)施方式的不對(duì)稱勵(lì)磁定子錯(cuò)角雙凸極電機(jī)整體結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本發(fā)明一種實(shí)施方式的不對(duì)稱勵(lì)磁定子錯(cuò)角雙凸極電機(jī)周向錯(cuò)角示意圖;
圖3為本發(fā)明一種實(shí)施方式的不對(duì)稱勵(lì)磁定子錯(cuò)角雙凸極電機(jī)周向錯(cuò)角左視圖;
圖4為本發(fā)明一種實(shí)施方式的不對(duì)稱勵(lì)磁定子錯(cuò)角雙凸極電機(jī)定子結(jié)構(gòu)圖,其中,(a)為定子結(jié)構(gòu)左視圖,(b)為定子結(jié)構(gòu)立體圖;
圖5為本發(fā)明一種實(shí)施方式的不對(duì)稱勵(lì)磁定子錯(cuò)角雙凸極電機(jī)三相繞組分配方式及啟動(dòng)位置示意圖;
圖6為本發(fā)明一種實(shí)施方式的不對(duì)稱勵(lì)磁定子錯(cuò)角雙凸極電機(jī)的磁通路徑示意圖;
其中,1-電機(jī)機(jī)殼,2-電機(jī)轉(zhuǎn)軸,3-導(dǎo)磁材料,4-中央電勵(lì)磁線圈,5a-第一組凸極定子,5b-第二組凸極定子,6-定子繞組,7a-第一組凸極轉(zhuǎn)子,7b-第二組凸極轉(zhuǎn)子,8-電機(jī)前端蓋,9-電機(jī)后端蓋;
圖7為本發(fā)明一種實(shí)施方式的不對(duì)稱勵(lì)磁定子錯(cuò)角雙凸極電機(jī)控制方法流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種實(shí)施方式作詳細(xì)說明。
如圖1所示,本實(shí)施方式的不對(duì)稱勵(lì)磁定子錯(cuò)角雙凸極電機(jī),包括:電機(jī)機(jī)殼1、電機(jī)轉(zhuǎn)軸2、覆蓋于電機(jī)轉(zhuǎn)軸的導(dǎo)磁材料3、中央電勵(lì)磁線圈4、第一組凸極定子5a、第二組凸極定子5b、定子繞組6、第一組凸極轉(zhuǎn)子7a和第二組凸極轉(zhuǎn)子7b;所述電機(jī)機(jī)殼的一端設(shè)置有電機(jī)前端蓋8,電機(jī)機(jī)殼的另一端設(shè)置有電機(jī)后端蓋9,電機(jī)前端蓋8和電機(jī)后端蓋9分別設(shè)有中間孔,電機(jī)轉(zhuǎn)軸2的一端穿過電機(jī)前端蓋8的中間孔,電機(jī)轉(zhuǎn)軸2的另一端穿過電機(jī)后端蓋9的中間孔;兩組凸極定子5a和5b分別固定于電機(jī)機(jī)殼1內(nèi)部?jī)啥耍醒腚妱?lì)磁線圈4環(huán)繞電機(jī)轉(zhuǎn)軸且位于兩組凸極定子5a和5b中間,兩組凸極轉(zhuǎn)子7a和7b固定于電機(jī)轉(zhuǎn)軸的導(dǎo)磁材料3上,如圖2-3所示,兩組凸極定子分別位于兩組凸極轉(zhuǎn)子外側(cè),且凸極定子與凸極轉(zhuǎn)子間有氣隙;每組凸極轉(zhuǎn)子上均勻分布有4個(gè)凸極齒,每組凸極定子上均勻分布有6個(gè)凸極齒,轉(zhuǎn)子極弧為30°,定子極弧為40°,如圖4(a)-4(b)所示,第二組凸極定子5b相對(duì)于第一組凸極定子5a錯(cuò)開30°機(jī)械角度放置,兩組凸極轉(zhuǎn)子7a和7b相對(duì)于電機(jī)轉(zhuǎn)軸中垂面對(duì)稱。中央電勵(lì)磁線圈連接直流電源,通入8a電流。
定子凸極繞有定子繞組6,其中,每組凸極定子上定子繞組分為a、b、c三相,且電機(jī)兩側(cè)凸極定子a、b、c三相交錯(cuò),即電機(jī)一側(cè)凸極定子a相凸極齒對(duì)應(yīng)電機(jī)另一側(cè)凸極定子b相凸極齒和c相凸極齒中間位置,a相、b相、c相繞組的分配方式如圖5所示。在電機(jī)的左視圖方向由于另一側(cè)的凸極定子被遮擋,為了方便觀看,畫出了定轉(zhuǎn)子的簡(jiǎn)易示意圖,將兩組凸極定子分開畫,距離觀看側(cè)近的一側(cè)定子為內(nèi)側(cè)的定子,距離遠(yuǎn)的一側(cè)定子為外側(cè)定子,三相繞組的纏繞形式會(huì)形成如圖6所示的磁路圖。
如圖7所示,本實(shí)施方式所述不對(duì)稱勵(lì)磁定子錯(cuò)角雙凸極電機(jī)的控制方法,以如圖5所示的電機(jī)定、轉(zhuǎn)子位置啟動(dòng),包括如下過程:
由電機(jī)定、轉(zhuǎn)子位置,電機(jī)啟動(dòng)時(shí),a相繞組通電,電機(jī)轉(zhuǎn)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)25度后,轉(zhuǎn)子齒中心線與b相定子齒中心線相差40度,a相繞組斷電,b相繞組通電,電機(jī)轉(zhuǎn)軸繼續(xù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)30度之后b相斷電,c相通電,電機(jī)轉(zhuǎn)軸再旋轉(zhuǎn)30度之后,c相繞組斷電,a相繞組通電,循環(huán)進(jìn)行上述換相,構(gòu)成一個(gè)30度導(dǎo)通角的角度控制方式,在一相斷電的時(shí)候另一相通電,大幅度減小了軸向?qū)Т烹p凸極電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。此外,在中央線圈中通入8a電流可擬補(bǔ)漏磁,對(duì)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速會(huì)有一定提升。