專(zhuān)利名稱(chēng)：?jiǎn)我昏F心無(wú)刷同步電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)類(lèi)，尤其是涉及一種定子和轉(zhuǎn)子都為單一鐵心結(jié)構(gòu)的無(wú) 刷同步電機(jī)。
背景技術(shù)：
普通常用的無(wú)刷同步電機(jī)系統(tǒng)由同步電機(jī)、旋轉(zhuǎn)整流器和交流勵(lì)磁機(jī)等 組成。該同步電機(jī)與交流勵(lì)磁機(jī)同軸相連，旋轉(zhuǎn)整流器固定于轉(zhuǎn)軸上，與兩 個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。交流勵(lì)磁機(jī)定子鐵心中放置直流勵(lì)磁繞組，轉(zhuǎn)子鐵 心中放置三相對(duì)稱(chēng)交流繞組。直流電源為勵(lì)磁機(jī)定子繞組提供勵(lì)磁電流，建 立恒定磁場(chǎng)，勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組旋轉(zhuǎn)就會(huì)感應(yīng)電勢(shì)，輸出三相交流電壓，該電 壓經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)整流器轉(zhuǎn)換成直流電壓，為同步電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組提供直流勵(lì)磁 電壓，建立同步電機(jī)需要的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。調(diào)節(jié)勵(lì)磁機(jī)定子的直流電壓大小，就 可以間接調(diào)節(jié)同步電機(jī)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁電壓的大小，它們基本成正比關(guān)系。
該系統(tǒng)的不足之處1)需要一個(gè)單獨(dú)的勵(lì)磁電機(jī)與同步電機(jī)同軸相連， 因此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；2)機(jī)組軸系長(zhǎng)，軸承座多，使軸振和瓦振幅值較高，
因而對(duì)軸系穩(wěn)定和機(jī)組的安全運(yùn)行不利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足，提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定， 運(yùn)行安全的單一鐵心無(wú)刷同步電機(jī)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案包括機(jī)殼，設(shè)在機(jī)殼內(nèi)的 定子和轉(zhuǎn)子，固定在轉(zhuǎn)軸上的旋轉(zhuǎn)整流器，所述的定子由定子鐵心、定子單
相交流勵(lì)磁繞組和定子三相功率繞組組成；所述的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子交 流感應(yīng)繞組和轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁繞組組成，為隱磁極結(jié)構(gòu)；定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心 均為單一鐵心結(jié)構(gòu)，定子三相功率繞組短距且分布排列在定子鐵心內(nèi)設(shè)置的 小線槽和大線槽上層，定子單相交流勵(lì)磁繞組整距且集中排列在定子鐵心內(nèi) 的大線槽下層，定子三相功率繞組外接功率電源，定子單相交流勵(lì)磁繞組外 接中頻電源；轉(zhuǎn)子交流感應(yīng)繞組整距且分布排列在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)的小線槽和大線槽上層，轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁繞組同心式排列在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)的大線槽下層，轉(zhuǎn)子 交流感應(yīng)繞組的輸出端與整流器的輸入端連接，整流器的輸出端與轉(zhuǎn)子直流 勵(lì)磁繞組連接。
所述的定子三相功率繞組極對(duì)數(shù)為PP，定子單相交流勵(lì)磁繞組極對(duì)數(shù)為
Pe，且Pe》Pp ， Pe=2xkxPp， (k=l、 2、 3……);所述的定子單相交流勵(lì)磁 繞組的勵(lì)磁電源為中頻電源。
本發(fā)明與現(xiàn)有無(wú)刷同步電機(jī)系統(tǒng)相比的有益效果是沒(méi)有同軸連接的單
獨(dú)勵(lì)磁電機(jī)，單一的定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心結(jié)構(gòu)，使得電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可 靠，便于維護(hù)，使用場(chǎng)合廣泛。采用中頻勵(lì)磁電壓，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電壓與轉(zhuǎn)速無(wú) 關(guān)，僅與定子勵(lì)磁電壓成正比，因此方便勵(lì)磁調(diào)節(jié)和控制，對(duì)發(fā)電機(jī)和電動(dòng) 機(jī)都適用。所采用的定子繞組極對(duì)數(shù)設(shè)計(jì)使定子兩套繞組間的耦合可以基本 消除，使電機(jī)的效率更優(yōu)，具有廣泛的實(shí)用性。


圖l是單一鐵心無(wú)刷同步電機(jī)縱剖面圖2是單一鐵心無(wú)刷同步電機(jī)A-A剖截面圖3是單一鐵心無(wú)刷同步電機(jī)的勵(lì)磁電路原理圖。
圖中1—機(jī)殼；2 —定子鐵心；3 —定子單相交流勵(lì)磁繞組；4一定子三 相功率繞組；5 —轉(zhuǎn)子鐵心；6 —轉(zhuǎn)子交流感應(yīng)繞組；7 —轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁繞組； 8 —轉(zhuǎn)軸；9一旋轉(zhuǎn)整流器；IO —定子大線槽；ll一定子小線槽；12 —轉(zhuǎn)子大 線槽；13 —轉(zhuǎn)子小線槽；14一中頻電源。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖中的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述
本發(fā)明的定子由定子鐵心2、定子單相交流勵(lì)磁繞組3和定子三相功率繞 組4組成，定子鐵心2和轉(zhuǎn)子鐵心5均為單一鐵心結(jié)構(gòu)，定子鐵心2中設(shè)有一套 短距分布排列的定子三相功率繞組4和一套整距集中排列的定子單相交流勵(lì) 磁繞組3，定子三相功率繞組4的極對(duì)數(shù)為Pp，定子單相交流勵(lì)磁繞組3的極 對(duì)數(shù)為Pe，且滿足Pe》Pp， Pe=2xkxPp， (k=l、 2、 3……)，k為常數(shù);中 頻電源14為定子單相交流勵(lì)磁繞組3提供勵(lì)磁電壓仏8。轉(zhuǎn)子為隱磁極結(jié)構(gòu)， 它由轉(zhuǎn)子鐵心5、轉(zhuǎn)子交流感應(yīng)繞組6和轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁繞組7組成，轉(zhuǎn)子鐵心5 中設(shè)有同心式排列的轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁繞組7和整距分布排列的轉(zhuǎn)子交流感應(yīng)繞組6，轉(zhuǎn)子交流感應(yīng)繞組6的輸出端與整流器9的輸入端連接，整流器9的輸出
端與轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁繞組7連接，轉(zhuǎn)子交流感應(yīng)繞組6上的交流感應(yīng)電壓通過(guò)固 定在轉(zhuǎn)軸上的旋轉(zhuǎn)整流器9轉(zhuǎn)化為直流勵(lì)磁電壓Uf，為轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁繞組7提
取定子單相交流勵(lì)磁繞組極對(duì)數(shù)Pe二4，定子三相功率繞組極對(duì)數(shù)Pp^ ， 滿足Pe二2xkxPp(k二l、 2、 3......)關(guān)系，定子兩套繞組間的耦合可以基本消除。
定子鐵心2由0.3mm厚的硅鋼片疊成，其上設(shè)有大線槽10和小線槽11，取 定子總線槽數(shù)Zr24，其中大線槽個(gè)數(shù)為Pex2二 8，大線槽10沿定子鐵心2內(nèi) 圓面均勻分布，每?jī)蓚€(gè)定子大線槽10之間間隔2個(gè)定子小線槽11，定子小線 槽的個(gè)數(shù)為16個(gè)。定子三相功率繞組4按照普通三相對(duì)稱(chēng)繞組的排列規(guī)則， 放置在定子小線槽11和定子大線槽10的上層。定子單相交流勵(lì)磁繞組3按照 單相集中整距繞組的排列規(guī)則，放置在定子大線槽下層。
轉(zhuǎn)子鐵心5用0.3mm厚的硅鋼片疊成，為隱磁極結(jié)構(gòu)，其上設(shè)有大線槽 12和小線槽13，功率磁極尖部安排小線槽。電機(jī)轉(zhuǎn)子總線槽數(shù)ZFl6，其中 轉(zhuǎn)子大線槽12個(gè)數(shù)為12,轉(zhuǎn)子小線槽數(shù)13為4，每6個(gè)轉(zhuǎn)子大線槽12間隔 設(shè)置兩個(gè)轉(zhuǎn)子小線槽13。轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁繞組7按照同心式排列規(guī)則放置在轉(zhuǎn) 子大線槽12的下層。轉(zhuǎn)子交流感應(yīng)繞組6按照單相分布整距繞組的排列規(guī) 則，放置在轉(zhuǎn)子小線槽13和大線槽12的上層。轉(zhuǎn)子小線槽13中不放置轉(zhuǎn) 子直流勵(lì)磁繞組7，這樣分布轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁繞組7可以使其產(chǎn)生的磁密波在 轉(zhuǎn)子鐵心5外表面按照正弦波分布。
其工作原理定子單相交流勵(lì)磁繞組3加中頻電壓14，繞組中流過(guò)中頻
電流，在電機(jī)磁路中建立一個(gè)中頻脈振磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)與定子單相交流勵(lì)磁繞 組3和轉(zhuǎn)子交流感應(yīng)繞組6相環(huán)鏈，因此在轉(zhuǎn)子交流感應(yīng)繞組6中會(huì)感應(yīng)變壓 器電勢(shì)，其大小與定子單相交流勵(lì)磁繞組3輸入電壓成正比，與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 幾乎無(wú)關(guān)。該中頻脈振磁場(chǎng)不會(huì)在定子三相功率繞組4中感應(yīng)電勢(shì)。轉(zhuǎn)子交 流感應(yīng)繞組6輸出交流電壓，該電壓經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)整流器9轉(zhuǎn)換成直流勵(lì)磁電壓Ur， 為轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁繞組6提供勵(lì)磁電流，建立同步電機(jī)需要的轉(zhuǎn)子恒定磁場(chǎng)。 調(diào)節(jié)定子單相交流勵(lì)磁繞組3的中頻電壓大小，就可以成比例地調(diào)節(jié)同步電 機(jī)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁電壓的大小，從而實(shí)現(xiàn)了同步電機(jī)的無(wú)刷勵(lì)磁調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1、一種單一鐵心無(wú)刷同步電機(jī)，包括機(jī)殼(1)，設(shè)在機(jī)殼(1)內(nèi)的定子和轉(zhuǎn)子，固定在轉(zhuǎn)軸(8)上的旋轉(zhuǎn)整流器(9)，其特征在于所述的定子由定子鐵心(2)、定子單相交流勵(lì)磁繞組(3)和定子三相功率繞組(4)組成；所述的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心(5)、轉(zhuǎn)子交流感應(yīng)繞組(6)和轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁繞組(7)組成，轉(zhuǎn)子為隱磁極結(jié)構(gòu)；定子鐵心(2)和轉(zhuǎn)子鐵心(5)均為單一鐵心結(jié)構(gòu)，定子三相功率繞組(4)短距且分布排列在定子鐵心(2)內(nèi)的小線槽(11)和大線槽(10)上層，定子單相交流勵(lì)磁繞組(3)整距且集中排列在定子鐵心(2)內(nèi)的大線槽(10)下層，定子三相功率繞組(4)外接功率電源，定子單相交流勵(lì)磁繞組(3)外接中頻電源；轉(zhuǎn)子交流感應(yīng)繞組(6)整距且分布排列在轉(zhuǎn)子鐵心(5)內(nèi)的小線槽(13)和大線槽(12)上層，轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁繞組(7)同心式排列在轉(zhuǎn)子鐵心(5)內(nèi)的大線槽(12)下層，轉(zhuǎn)子交流感應(yīng)繞組(6)的輸出端與整流器(9)的輸入端連接，整流器(9)的輸出端與轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁繞組(7)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的單一鐵心無(wú)刷同步電機(jī)，其特征在于所述的 定子三相功率繞組(4)極對(duì)數(shù)為Pp，定子單相交流勵(lì)磁繞組(3)極對(duì)數(shù)為 Pe，且Pe》Pp ， Pe二2xkxPp， (k=l、 2、 3......)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單一鐵心無(wú)刷同步電機(jī)，其特征在于所述 的定子單相交流勵(lì)磁繞組(3)的勵(lì)磁電源為中頻電源。
全文摘要
一種單一鐵心無(wú)刷同步電機(jī)，定子由定子鐵心、定子單相交流勵(lì)磁繞組和定子三相功率繞組組成；轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子交流感應(yīng)繞組和轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁繞組組成，定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心都是單一鐵心結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子為隱磁極結(jié)構(gòu)，定子鐵心中有短距且分布排列的三相功率繞組和整距且集中排列的單相交流勵(lì)磁繞組，分別放置在定子大線槽和小線槽內(nèi)，三相功率繞組外接功率電源，單相交流勵(lì)磁繞組外接中頻電源；轉(zhuǎn)子鐵心中有同心式排列的直流勵(lì)磁繞組和整距且分布排列的交流感應(yīng)繞組，分別放置在轉(zhuǎn)子大線槽和小線槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子軸上固定有旋轉(zhuǎn)整流器。該同步電機(jī)取消了傳統(tǒng)無(wú)刷同步電機(jī)系統(tǒng)中同軸連接的單獨(dú)勵(lì)磁電機(jī)，使得電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，便于維護(hù)，效率高，具有廣泛的實(shí)用性。
文檔編號(hào)H02K19/12GK101645637SQ20081002146
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2008年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月4日
發(fā)明者曉 張, 王冬冬, 譚國(guó)俊, 鄧先明 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué);徐州中礦大傳動(dòng)與自動(dòng)化有限公司