定轉子同齒數單相雙凸極電機制造技術

一種定轉子同齒數單相雙凸極電機，屬雙凸極電機。該單相雙凸極電機包括由定子、轉子及繞組組成的電機本體和驅動控制電路。其中電機本體的定子和轉子同齒數，定子中相對兩個齒繞制的繞組串連成一套，三對齒的三套繞組并聯成電機的輸入端子（１），三套繞組接成星形，其中點為電機輸入端子（２）。勵磁繞組鑲嵌在一對定子齒中。驅動控制電路包括直流電源（Ｖｄｃ）、濾波電容（Ｃ１）、功率管（Ｔ１）與功率管（Ｔ２）串聯成Ｈ橋電路的第一橋臂，功率管（Ｔ３）與功率管（Ｔ４）串連成Ｈ橋電路的第二橋臂。本發明專利技術的單相雙凸極電機起動特性好，簡化了驅動系統。

【技術實現步驟摘要】
?定轉子同齒數單相雙凸極電機一、
本專利技術涉及一種定轉子同齒數單相雙凸極電機。二、
技術介紹
目前，雙凸極電機作為一種低成本、高可靠性電機，由于具有優良的電氣特性，對于其本體設計、控制方法、應用方面的研究正在廣泛地開展。雙凸極電機的定、轉子均為凸極結構，且具有不同的凸極數，定子齒上集中繞制電樞繞組，電勵磁雙凸極電機中定子中還繞有勵磁繞組，永磁雙凸極電機中定子中鑲嵌有磁鋼，提供勵磁磁場，轉子無繞組，因此其結構簡單、成本低。相比較開關磁阻電機，其添加的勵磁繞組(磁鋼)在電機內部形成固定方向的勵磁磁場，使得雙凸極電機具有雙周出力的優勢；并且其輸出轉矩大、起動性能好。雙凸極電機的驅動與控制方法均較簡單，而且具有較好的輸出特性，使得其應用范圍在不斷擴大。傳統的雙凸極電機研究大都集中在如圖1所示的三相結構如6/4、12/8結構和圖2所示的四相8/6結構，其定轉子齒數不等，三相電機變換器大都采用普通全橋或者半橋變換器；四相電機采用四相全橋變換器。以三相電機為例，電機大都采用三相三狀態換流模式控制，換流模式如圖3所示，每個工作狀態兩相繞組同時工作，磁鏈處于上升區的繞組通正電流，磁鏈處于下降區的繞組通負電流，磁鏈處于平底區間的繞組不工作，三個狀態輪流切換驅動電機轉子旋轉。對單相雙凸極電機，主要研究4/6結構電機，其定子為四個齒，轉子六個齒，定子中繞有單套繞組，由于該電機在某些位置沒有起動轉矩，因此大都作為單相發電機用，為使該單相電機能夠起動運行，必須對其定、轉子齒結構作改進，并需安排特殊的繞組放置方法。成本低是雙凸極電機最大的優勢。從變換器考慮減少驅動器功率管的個數，從電機本體考慮，通過電機設計改進其結構、或者改變電機繞組連接方法，是雙凸極電機系統降低成本、簡化控制最好的方法，并能夠提高雙凸極電機驅動系統可靠性、使系統小型化。三、
技術實現思路
本專利技術的目的是提出一種電機繞組更加簡單的定轉子同齒數的單相雙凸極電機，使其具有較好的起動特性，并能夠簡化雙凸極電機的驅動系統。傳統的三相雙凸極電機的轉子如6/4結構，采用的定轉子齒數規定為Zs＝Zr+2，其中Zs、Zr分別為定、轉子齒數，本專利技術是一種定轉子同齒數單相雙凸極電機，包括由定子、轉子及繞組所組成的電機本體和驅動控制電路，其特征在于，所述驅動控制電路包括直流電源，并聯在直流電源正負兩端的濾波電容，第一功率管的源極與第二功率-->管的漏極相連后并聯在濾波電容正負輸出端組成H橋電路的第一橋臂，第三功率管的源極與第四功率管的漏極相連后同樣并聯在濾波電容正負輸出端組成H橋電路的第二橋臂，第一、第二、第三、第四的四個功率管各自反并一個續流二極管，所述電機本體的轉子齒數與定子齒數相同，定子中相對兩個齒繞制的繞組串連成一套，三對齒的三套繞組并聯成電機第一輸入端，此第一輸入端連于驅動控制電路中第一功率管與第二功率管的連接點；三套繞組接成星形，其中點作為電機第二輸入端，此第二輸入端連于驅動控制電路中第三功率管與第四功率管的連接點，勵磁繞組鑲嵌在一對定子齒中。由于勵磁繞組建立的固定方向的磁場，使得相繞組與勵磁繞組匝鏈的磁鏈成三角波形狀，在磁鏈的上升沿給相繞組通正電流，下降沿通負電流，使單相電機同樣具有雙周出力的特性，采用簡單的H橋即可實現其四象限運行。能夠很好地解決4/6結構單相雙凸極電機存在的自起動問題，并且本專利技術的單相雙凸極電機定子上的三套繞組同時工作，使其具有更大出力的優勢。本專利技術簡化了雙凸極電機的繞組連接，區別于普通雙凸極電機各相輪換出力，將雙凸極電機的各套繞組綜合成一相同時出力，并且極大地簡化了系統的驅動器、控制電路，有利于實現驅動器的小型化，同時單相雙凸極電機可以通過電機定轉子齒數的增加減小電機的輸出轉矩脈動，提高系統的輸出特性。四、附圖說明圖1常規三相6/4、12/8極雙凸極電機結構圖2常規四相8/6極雙凸極電機結構圖3三相雙凸極電機三狀態換流模式圖4本專利技術的單相雙凸極電機結構圖5本專利技術的單相雙凸極電機驅動系統圖6本專利技術的單相雙凸極電機導通規律五、具體實施方式如圖5所示，本專利技術的定轉子同齒數單相雙凸極電機驅動系統主要由以下各部分構成：(1)直流電源及其濾波電容C1；(2)驅動器主功率電路采用簡單的H橋，由T1、T2、T3、T4和分別與其反并的二極管D1、D2、D3、D4構成；(3)單相雙凸極電機本體，其定、轉子均為6齒的雙凸極結構；(4)位置傳感器S(圖中未標明)。工作原理：定轉子采用相同齒數如圖5中的6齒結構，定子中相對兩個齒繞制的繞組串連成一套，三對齒的三套繞組并聯成電機輸入端1，三套繞組接成星形，中點作為電機輸入端2，勵磁繞組鑲嵌在一對定子齒中。由于定轉子齒數一致，單相繞組的磁鏈ψ隨轉子位置成三角波形狀，磁鏈ψ微分后的相繞組反電勢成矩形波，電機的相電流導通規律：在電機磁鏈的上升沿通正電流，下降沿通負電流，如圖6所示(設電機最大磁鏈時臨界飽和)。-->區間(region)1中：隨著轉子旋轉，定、轉子齒從開始重合到完全重合的過程中，隨著定轉子重合面積逐漸線性增加，相繞組中匝鏈的勵磁繞組磁鏈ψ隨之線性上升，則相繞組感應出的反電勢為正值，因此通過功率管T1、T4斬波控制電機正向相電流幅值，當相電流小于給定值時，開通功率管T1、T4，相電流值大于給定值時關斷功率管T1、T4，電流通過續流二極管D2、D3續流。區間(region)2中：隨著轉子旋轉，定、轉子齒從完全重合到完全分離的過程中，隨著定轉子重合面積逐漸線性減小，相繞組中匝鏈的勵磁繞組磁鏈隨之線性下降，則相繞組感應出的反電勢為負值，因此通過功率管T2、T3斬波控制電機反向相電流幅值，當相電流幅值小于給定值時，開通功率管T2、T3，相電流幅值大于給定值時關斷功率管T2、T3，電流通過續流二極管D1、D4續流。重復以上兩個區間的工作狀態使電機連續運行。本專利技術單相雙凸極電機采用H橋驅動器可以簡單地實現電機的四象限運行。整個電機的運行狀態中，相電流正、負對稱切換，換相過程中由于相電流從正向到負向的變化過程導致輸出轉矩存在換相過程中的脈動。與開關磁阻電機的半周出力控制方式比較，本專利技術的單相雙凸極電機解決了自起動問題，并且轉矩脈動均有較大的改進，在對電機輸出轉矩脈動要求較低的場合，具有較廣泛的應用前景。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種定轉子同齒數單相雙凸極電機，包括由定子、轉子及繞組所組成的電機本體和驅動控制電路，其特征在于，所述驅動控制電路包括直流電源（Ｖｄｃ），并聯在直流電源（Ｖｄｃ）正負兩端的濾波電容（Ｃ１），第一功率管（Ｔ１）的源極與第二功率管（Ｔ２）的漏極相連后并聯在濾波電容（Ｃ１）正負輸出端組成Ｈ橋電路的第一橋臂，第三功率管（Ｔ３）的源極與第四功率管（Ｔ４）的漏極相連后同樣并聯在濾波電容（Ｃ１）正負輸出端組成Ｈ橋電路的第二橋臂，第一、第二、第三、第四的四個功率管各自反并一個續流二極管，所述電機本體的轉子齒數與定子齒數相同，定子中相對兩個齒繞制的繞組串連成一套，三對齒的三套繞組并聯成電機第一輸入端（１），此第一輸入端（１）連于驅動控制電路中第一功率管（Ｔ１）與第二功率管（Ｔ２）的連接點；三套繞組接成星形，其中點作為電機第二輸入端（２），此第二輸入端（２）連于驅動控制電路中第三功率管（Ｔ３）與第四功率管（Ｔ４）的連接點，勵磁繞組鑲嵌在一對定子齒中。

【技術特征摘要】
1、一種定轉子同齒數單相雙凸極電機，包括由定子、轉子及繞組所組成的電機本體和驅動控制電路，其特征在于，所述驅動控制電路包括直流電源(Vdc)，并聯在直流電源(Vdc)正負兩端的濾波電容(C1)，第一功率管(T1)的源極與第二功率管(T2)的漏極相連后并聯在濾波電容(C1)正負輸出端組成H橋電路的第一橋臂，第三功率管(T3)的源極與第四功率管(T4)的漏極相連后同樣并聯在濾波電容(C1)正負輸出端組成H橋電路的第二橋臂，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：魏佳丹，周波，尹航，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：84[中國|南京]