一種模塊化電勵磁雙凸極電機制造技術

本發明專利技術公開了一種模塊化電勵磁雙凸極電機，由殼體、定子鐵心、勵磁繞組、A、B、C相電樞繞組、轉子鐵心和轉軸組成；殼體由非導磁材料制成，內側固定定子鐵心；模塊化的定子鐵心共3X個，每個定子鐵心有兩個凸出的定子極，兩個定子極之間由定子軛部連接，各定子鐵心不直接接觸；6X個定子鐵心周向均布；轉子鐵心均布有5X個凸出的轉子極；同一個定子鐵心上的兩個定子極極距等于轉子極極距；定子鐵心其中一個定子極上繞有勵磁繞組，另一個定子極上繞有電樞繞組，電樞繞組依據相位不同分為A相電樞繞組、B相電樞繞組和C相電樞繞組；X為正整數。該電機的三相繞組磁路、電路獨立，可以把故障限制在一相內，減小故障對其它相的影響，防止故障傳播。

【技術實現步驟摘要】
一種模塊化電勵磁雙凸極電機
本專利技術涉及一種模塊化電勵磁雙凸極電機，屬于特種電機

技術介紹
傳統的分布繞組電機一相繞組發生短路時，短路磁鏈會經過其它正常相繞組，從而使正常相繞組磁鏈和感應電動勢產生畸變，從而影響電機的系統性能。因此容錯電機應具備電隔離、磁隔離、熱隔離、物理隔離能力。隔離主要包括磁隔離、熱隔離、電隔離、物理隔離等，隔離可以確保子系統發生的故障不擴散，從而使剩余子系統可以容錯運行，是容錯電機應具備的基本技術特征。在已有技術中，英國B.C.Mecrow教授提出了的四相高效率的永磁容錯電機。這種電機將傳統永磁同步電機的分布式定子繞組改為隔齒繞制的集中繞組，沒有繞組的電樞齒作為磁通回路起著相間熱隔離和電隔離的作用。這種電機實現了相與相之間電路、磁路及溫度的相對獨立，電機具有一定的容錯性，可以應用在可靠性要求較高的航空電機上。美國威斯康星麥迪遜大學提出了模塊化電機的概念，將電機設計為分段極靴和集中繞組，彼此電磁分離，每極配置獨立的驅動電路單元，組合為完成的電機系統，該結構設計使得模塊化電機具有一定的容錯能力，是未來高可靠性電機驅動系統的發展方向。模塊化電機具備各自獨立的標準的單元模塊，各模塊能組合成電機系統完成電動或發電功能。模塊化電機隔離性能好，在部分模塊出現故障后其余模塊仍能不受影響的工作，非常適合構成容錯電機。東南大學對模塊化直線電機進行了研究，但直線電機的初級本身就是一個或多個獨立的模塊，并未構成一個圓周，因此該技術并不能應用于設計模塊化電勵磁雙凸極電機。另外東南大學還獲得了“一種模塊化轉子的定子表面貼裝式雙凸極永磁電機”的專利技術專利，專利號：2013101199395，該技術的轉子具有多個隔離的模塊，未能實現定子各相的隔離。傳統的電勵磁雙凸極電機勵磁繞組跨三個極，無法將三相勵磁繞組分到三個模塊，因此很有必要提出一種新型的拓撲結構，以實現電勵磁雙凸極電機的模塊化設計。
技術實現思路
本專利技術目的是為了克服現有技術的不足，提供一種各相完全隔離、故障不能傳播的一種模塊化電勵磁雙凸極電機。上述目的是通過如下技術方案實現的：一種模塊化電勵磁雙凸極電機，包括殼體、定子鐵心、勵磁繞組、A相電樞繞組、B相電樞繞組、C相電樞繞組、轉子鐵心和轉軸，定子鐵心和轉子鐵心同轉軸設置，其中：3X個相同的定子鐵心沿殼體周向均勻排布，相鄰定子鐵芯之間留有間距，每個定子鐵心設有兩個向轉軸凸出的定子極，兩個定子極之間由定子軛部連接；所述轉子鐵心均布有5X個向殼體方向凸出的轉子極；每個定子鐵心上的兩個定子極的極距與轉子極的極距相等；每個定子鐵心中的一個定子極上繞有勵磁繞組，另一個定子極上繞有電樞繞組，電樞繞組依據相位不同分為A相電樞繞組、B相電樞繞組和C相電樞繞組；其中，所述X為正整數。優選地，X優選2。優選地，定子鐵芯呈U型，由中間的定子軛部與兩側的定子極組成，各定子鐵芯呈模塊化，6X個定子極周向均勻分布。優選地，殼體由非導磁材料制成。優選地，轉子極的極弧系數為0.5，定子極極寬是轉子極極寬的0.66倍，所述的模塊化電勵磁雙凸極電機依據三相六拍控制策略運行。優選地，轉子極的極弧系數為0.33，定子極極寬與轉子極極寬相等，所述的模塊化電勵磁雙凸極電機，依據三相三拍控制策略運行。優選地，電樞繞組和勵磁繞組采用集中式繞組；電樞繞組與勵磁繞組的繞向相反。優選地，勵磁繞組跨相鄰定子鐵心上的兩個定子極繞制；電樞繞組為集中式繞組，電樞繞組與同一個定子鐵心上的勵磁繞組的繞向相反。本專利技術的優點：1、電機的三相繞組磁路、電路均獨立，且各相之間具備熱隔離特征，可以把故障限制在一相內，以減小故障相對其它相造成負面影響，防止故障傳播；2、定子鐵心和轉子鐵心的各個沖片相同而位置角度不同，模塊化生產成本低，樣機加工方便；3、轉子無勵磁繞組或永磁體，工作可靠；4、總的磁鏈較短，定子鐵心磁阻小，鐵損少；；5、總的磁鏈較短，硅鋼片用量少、電機重量輕；6、勵磁繞組和電樞繞組皆為集中式繞組，比較容易繞制，內阻小，效率高，而且勵磁繞組和電樞繞組也具備熱隔離特征。附圖說明圖1是本專利技術X＝2跨一極勵磁的一種模塊化電勵磁雙凸極電機示意圖。其中，1、殼體，2、定子鐵心，3、勵磁繞組，4、A相電樞繞組，5、轉子鐵心，6、軸，7、B相電樞繞組，8、C相電樞繞組。圖2是傳統的12/8極電勵磁雙凸極電機示意圖。其中，2、定子鐵心，3、勵磁繞組，4、A相電樞繞組，5、轉子鐵心，6、軸，7、B相電樞繞組，8、C相電樞繞組。圖3是本專利技術X＝2的一種模塊化電勵磁雙凸極電機仿真磁力線圖。圖4是本專利技術X＝2的一種模塊化電勵磁雙凸極電機仿真磁鏈圖。可以看出，該電機的磁鏈圖與傳統的電勵磁雙凸極電機一致，因此可以使用傳統的電勵磁雙凸極電機的控制方式進行控制。圖5是本專利技術X＝2的一種模塊化電勵磁雙凸極電機仿真反電勢圖。可以看出該電機的三相電勢與傳統的電勵磁雙凸極電機一致，外接整流橋即可實現電機的直流輸出。圖6是電勵磁雙凸極電機三相三拍控制策略圖。圖7是電勵磁雙凸極電機三相六拍控制策略圖。圖8是本專利技術X＝2跨兩極勵磁的一種模塊化電勵磁雙凸極電機示意圖。其中，1、殼體，2、定子鐵心，3、勵磁繞組，4、A相電樞繞組，5、轉子鐵心，6、軸，7、B相電樞繞組，8、C相電樞繞組。具體實施方式下面結合附圖和實施例具體介紹本專利技術的優化控制方法及原理。圖1是本專利技術X＝2的模塊化電勵磁雙凸極電機示意圖。該電勵磁雙凸極電機由殼體(1)、定子鐵心(2)、勵磁繞組(3)、A相電樞繞組(4)、B相電樞繞組(7)、C相電樞繞組(8)、轉子鐵心(5)和軸(6)組成。殼體(1)由非導磁材料制成，內側固定有定子鐵心(2)。呈模塊化的定子鐵心(2)共有6個，6個定子鐵心沿殼體內壁周向均勻排布，即本實施例X＝2，每個定子鐵心(2)有兩個向內凸出的定子極，兩個定子極之間由定子軛部連接，各個定子鐵心(2)之間不直接接觸，留有間距；6個定子鐵心(2)沿圓周均布。X＝2時，所述轉子鐵心(5)均布有10個凸出的轉子極。同一個定子鐵心(2)上的兩個定子極極距等于轉子極極距；定子鐵心(2)順時針方向的定子極上繞有勵磁繞組(3)，所有勵磁繞組(3)的繞向相同。在圖1中，同一個定子鐵心(2)上的兩個定子極的機械角為36°，相鄰定子鐵心(2)的兩個相鄰的定子極的機械角為24°，由于本實施例定子極寬度為12°，因此可以推算出兩個定子鐵心(2)之間的間距最小相隔12°，如本實例中可為15°。定子鐵心(2)逆時針方向的定子極上繞有電樞繞組，電樞繞組依據相位不同可分為A相電樞繞組(4)、B相電樞繞組(7)和C相電樞繞組(8)，所有電樞繞組的繞向相同；電樞繞組和勵磁繞組(3)都是集中式繞組。在本實施例中，轉子極的極弧系數為0.5，定子極極寬是轉子極極寬的0.66倍，所述模塊化電勵磁雙凸極電機依據三相六拍控制策略運行。所述模塊化電勵磁雙凸極電機既可以作為發電機運行又可以作為電動機運行。圖2是傳統的12/8極電勵磁雙凸極電機示意圖。傳統的電勵磁雙突擊電機勵磁繞組跨三個極，無法將三相勵磁繞組分到三個模塊。圖3是本專利技術X＝2的一種模塊化電勵磁雙凸極電機仿真磁力線圖。在本實施例中，轉子極的極弧系數為0.33，定子極極寬與轉子極極寬相等，所述模塊化電勵磁雙凸極電機依本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種模塊化電勵磁雙凸極電機，包括殼體、定子鐵心、勵磁繞組、A相電樞繞組、B相電樞繞組、C相電樞繞組、轉子鐵心和轉軸，定子鐵心和轉子鐵心同轉軸設置，特征在于：3X個相同的定子鐵心沿殼體周向均勻排布，相鄰定子鐵芯之間留有間距，每個定子鐵心設有兩個向轉軸凸出的定子極，兩個定子極之間由定子軛部連接；所述轉子鐵心均布有5X個向殼體方向凸出的轉子極；每個定子鐵心上的兩個定子極的極距與轉子極的極距相等；每個定子鐵心中的一個定子極上繞有勵磁繞組，另一個定子極上繞有電樞繞組，電樞繞組依據相位不同分為A相電樞繞組、B相電樞繞組和C相電樞繞組；其中，所述X為正整數。

【技術特征摘要】
1.一種模塊化電勵磁雙凸極電機，包括殼體、定子鐵心、勵磁繞組、A相電樞繞組、B相電樞繞組、C相電樞繞組、轉子鐵心和轉軸，定子鐵心和轉子鐵心同轉軸設置，特征在于：3X個相同的定子鐵心沿殼體周向均勻排布，相鄰定子鐵芯之間留有間距，每個定子鐵心設有兩個向轉軸凸出的定子極，兩個定子極之間由定子軛部連接；所述轉子鐵心均布有5X個向殼體方向凸出的轉子極；每個定子鐵心上的兩個定子極的極距與轉子極的極距相等；每個定子鐵心中的一個定子極上繞有勵磁繞組，另一個定子極上繞有電樞繞組，電樞繞組依據相位不同分為A相電樞繞組、B相電樞繞組和C相電樞繞組；其中，所述X為正整數。2.根據權利要求1所述的模塊化電勵磁雙凸極電機，其特征在于：X優選2。3.根據權利要求1所述的模塊化電勵磁雙凸極電機，其特征在于：定子鐵心呈U型，由中間的定子軛部與兩側的定子極組...

【專利技術屬性】
技術研發人員：史立偉，周波，周興偉，楊嵐，胡豆豆，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32