分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在航空領(lǐng)域，尤其是在無人機(jī)與通航領(lǐng)域，航空重油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)有著廣闊的前景。由于航空重油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)低溫起動(dòng)性能差，運(yùn)行過程中振動(dòng)噪音大，功重比提高困難等原因，制約了航空重油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)性能的進(jìn)一步提升?？紤]到起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)在工作時(shí)間上的非重疊性，以及航空重油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪體積大、質(zhì)量重，嚴(yán)重制約了其功重比的提高，因此可以將起動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和慣性飛輪整合成一個(gè)電機(jī)(ISG飛輪電機(jī))。
[0003]由于航空重油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的固有特點(diǎn)，要求在起動(dòng)過程中(O—800rpm)，電機(jī)能提供較大的扭矩；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)以后，電機(jī)切換成發(fā)電機(jī)狀態(tài)，在寬轉(zhuǎn)速范圍(800—4000rpm)對(duì)飛行器上的電氣設(shè)備恒壓供電。雖然很多學(xué)者做出了很多研究，但傳統(tǒng)的ISG電機(jī)還是存在持續(xù)電流增磁/弱磁效率低下，發(fā)電機(jī)故障滅磁困難，以及難以綜合兼顧大扭矩、小起動(dòng)電流、輕電源等問題。后來德國電機(jī)學(xué)者奧斯托維奇(Ostovic)教授在2001年提出的記憶電機(jī)的概念，國內(nèi)外很多學(xué)者在此方面做了研究，大多是針對(duì)雙凸極記憶電機(jī)，研究了記憶電機(jī)的各種特性，這具有很好的借鑒意義。
[0004]基于以上【背景技術(shù)】，本發(fā)明結(jié)合了ISG飛輪電機(jī)和記憶電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，很好地改善了航空重油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和發(fā)電性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)，該分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)具有較優(yōu)的磁通密度，且便于在線調(diào)磁，改善了航空重油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和發(fā)電性能。
[0006]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)包括:定子，所述定子的外輪廓形成為圓形，所述定子內(nèi)設(shè)有多個(gè)沿其周向間隔開布置的定子齒，相鄰兩個(gè)所述定子齒之間限定出定子槽，相鄰兩個(gè)所述定子齒的內(nèi)端相連形成為定子軛部;轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子套設(shè)在所述定子的外周，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子飛輪和多個(gè)磁極，所述定子槽與所述磁極的個(gè)數(shù)比為3:4;轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸插設(shè)在所述定子內(nèi)圈;繞組，所述繞組繞設(shè)在所述定子上。
[0007]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)，通過將轉(zhuǎn)子設(shè)在定子的外周并將槽極比設(shè)定為3:4，使得分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)具有較優(yōu)的磁通密度，且便于利用脈沖電流進(jìn)行在線調(diào)磁，改善了航空重油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和發(fā)電性能。
[0008]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)，還具有如下附加技術(shù)特征:
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述磁極包括第一永磁極和第二永磁極，所述第一永磁極和所述第二永磁極沿所述轉(zhuǎn)子飛輪的周向交替分布地設(shè)在所述轉(zhuǎn)子飛輪的內(nèi)周壁上。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，相鄰的所述第一永磁極和所述第二永磁極之間設(shè)有不導(dǎo)磁介質(zhì)。[0011 ]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，相鄰的所述第一永磁極和所述第二永磁極之間設(shè)有弧形空槽，所述弧形空槽內(nèi)填充有所述不導(dǎo)磁介質(zhì)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述不導(dǎo)磁介質(zhì)為空氣。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)子還包括:隔磁橋，所述隔磁橋設(shè)在所述弧形空槽與所述定子之間。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一永磁極為鋁鎳鈷永磁極，所述第二永磁極為釹鐵硼永磁極。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述定子槽為3η個(gè)，所述第一永磁極和所述第二永磁極分別為2η個(gè)，其中η為正整數(shù)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述繞組為三相電樞繞組。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)在線調(diào)磁過程中輸入兩次脈沖電流。
【附圖說明】
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2a是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的鋁鎳鈷永磁極第一次輸入脈沖電流進(jìn)行在線調(diào)磁的示意圖，不妨假設(shè)，初始狀態(tài)鋁鎳鈷永磁極的剩磁密度為零；
[0020]圖2b是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的鋁鎳鈷永磁極第一次脈沖電流調(diào)磁后的示意圖；
[0021]圖2c是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的鋁鎳鈷永磁極第二次輸入脈沖電流進(jìn)行在線調(diào)磁的示意圖；
[0022]圖2d是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的鋁鎳鈷永磁極兩次脈沖電流調(diào)磁后的調(diào)磁效果示意圖；
[0023]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)增磁運(yùn)行時(shí)脈沖電流和磁通路徑的示意圖；
[0024]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的鋁鎳鈷永磁極一階磁滯回線與氣隙相關(guān)線性圖；
[0025]圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)弱磁運(yùn)行時(shí)脈沖電流和磁通路徑的示意圖；
[0026]圖6a是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)在發(fā)電機(jī)運(yùn)行模式下遇到意外情況，故障滅磁運(yùn)行，利用脈沖電流對(duì)鋁鎳鈷磁鐵反向完全去磁時(shí)，脈沖電流和脈沖電流形成的磁通路徑示意圖；
[0027]圖6b是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)利用脈沖電流對(duì)鋁鎳鈷磁鐵反向完全去磁，抵消掉釹鐵硼磁動(dòng)勢(shì)，使得氣隙磁通為零時(shí)的永磁磁通路徑示意圖；
[0028]圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)與氣缸的安裝示意圖。
[0029]附圖標(biāo)記:
[0030]分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)100;
[0031 ] 定子10;定子齒11;定子槽12;定子軛部13;
[0032]轉(zhuǎn)子20 ；磁極21 ；轉(zhuǎn)子飛輪22 ；第一永磁極23 ；第二永磁極24 ；隔磁橋25 ；轉(zhuǎn)軸30 ；
[0033]不導(dǎo)磁介質(zhì)50;
[0034]弧形空槽60;
[0035]繞組70;
[0036]脈沖電流80;
[0037]磁通路徑90;
[0038]氣隙d;
[0039]氣缸200。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0041]下面結(jié)合附圖具體描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)100。
[0042]如圖1所示，分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)100大體可以包括:定子10、轉(zhuǎn)子20、轉(zhuǎn)軸30和繞組70。
[0043]具體地，定子10的外輪廓形成為圓形，定子10內(nèi)設(shè)有多個(gè)沿其周向間隔開布置的定子齒U。相鄰兩個(gè)定子齒11之間限定出定子槽12。相鄰兩個(gè)定子齒11的內(nèi)端相連形成為定子軛部13。轉(zhuǎn)子20套設(shè)在定子10的外周，轉(zhuǎn)子20上包括轉(zhuǎn)子飛輪22和多個(gè)磁極21，定子槽12與磁極21的個(gè)數(shù)比為3:4，以下簡稱為槽極比。轉(zhuǎn)軸30插設(shè)在在定子10內(nèi)圈。繞組70繞設(shè)在定子10上。
[0044]發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，槽極比太大，則每個(gè)磁極21分配到的定子齒11截面積太大，降低了氣隙d的磁通密度;槽極比太小，則完成所有磁極21的在線均勻調(diào)磁需要更多的循環(huán)。綜合考慮磁通密度與在線調(diào)磁的便利性，槽極比為3/4是較優(yōu)的選擇。
[0045]由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)100，通過將轉(zhuǎn)子20設(shè)在定子10的外周并將槽極比設(shè)定為3:4，使得分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)100具有較優(yōu)的磁通密度，且便于利用脈沖電流在線調(diào)磁，改善了航空重油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和發(fā)電性能。
[0046]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子20可以包括:第一永磁極23和第二永磁極24。
[0047]具體地，如圖1所不，轉(zhuǎn)子飛輪22設(shè)在定子10的外周。第一永磁極23和第二永磁極24沿轉(zhuǎn)子飛輪22的周向交替分布地設(shè)在轉(zhuǎn)子飛輪22的內(nèi)周壁上。由于轉(zhuǎn)子飛輪22慣量/質(zhì)量比大，可以取代航空重油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪22部件，減少航空重油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量，提高航空重油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的功重比，且可以存儲(chǔ)航空重油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)能，起到減振作用。
[0048]在本發(fā)明的一些具體實(shí)施例中，定子槽為3n個(gè)，第一永磁極23和第二永磁極24分別為2n個(gè)，其中η為正整數(shù)。例如，定子槽12的個(gè)數(shù)可以為6，第一磁極23和第二磁極24的個(gè)數(shù)分別為4個(gè)，或者定子槽12的個(gè)數(shù)可以為9，第一磁極23和第二磁極24的個(gè)數(shù)分別為6個(gè)?？梢岳斫獾氖?，上述實(shí)施例僅是示意性的，并不是對(duì)本發(fā)明的限制。
[0049]在本發(fā)明的再一個(gè)具體實(shí)施例中，相鄰的第一永磁極23和第二永磁極24之間設(shè)有不導(dǎo)磁介質(zhì)50。例如，相鄰的第一永磁極23和第二永磁極24之間設(shè)有弧形空槽60，弧形空槽60內(nèi)填充有不導(dǎo)磁介質(zhì)50。由此，可以起到隔磁作用，用于改善分?jǐn)?shù)槽集中繞組記憶電機(jī)100的磁路。
[0050]其中，第一永磁極23和第二永磁極24采用內(nèi)置于轉(zhuǎn)子20的內(nèi)圈。例如，在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，定子槽12的個(gè)數(shù)為6個(gè)，第一永磁極23和第二永磁極24的個(gè)數(shù)分別為4個(gè)。4個(gè)第一永磁極23和4個(gè)第二永磁極24交替排列組成串聯(lián)式磁路結(jié)構(gòu)。[0051 ] 可選地，不導(dǎo)磁介質(zhì)50為空氣?？諝饪梢杂行Ц艚^第一永磁極23和第二永磁極24，保證分