專利名稱:復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及交流電機,特別是涉及一種復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機。
背景技術(shù):
現(xiàn)有的單電機無刷雙饋交流電機,電機定子鐵心上嵌放兩套不同極數(shù)的繞組,分別用作功率繞組和控制繞組,轉(zhuǎn)子則主要有繞線轉(zhuǎn)子(包括單層同心式短路繞組和雙層分布短距繞組)和磁阻轉(zhuǎn)子(包括軸向或徑向疊片磁阻轉(zhuǎn)子以及具有齒槽的凸極磁阻轉(zhuǎn)子) 結(jié)構(gòu)。上述繞線轉(zhuǎn)子無刷雙饋電機的優(yōu)點是轉(zhuǎn)子制造工藝與傳統(tǒng)繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機相似,便于加工制造,缺點是轉(zhuǎn)子繞組損耗較大,用料較多。軸向疊片和徑向疊片磁阻轉(zhuǎn)子無刷雙饋電機的優(yōu)點是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對于定子繞組電流產(chǎn)生的磁場調(diào)制效果較好,轉(zhuǎn)子損耗較小,缺點是制造工藝復(fù)雜,不僅成本較高,而且難以用于大型無刷雙饋電機的轉(zhuǎn)子加工制造。僅在轉(zhuǎn)子鐵心上開槽的凸極磁阻轉(zhuǎn)子具有結(jié)構(gòu)簡單和成本低廉的優(yōu)點,然而其結(jié)構(gòu)對于定子繞組電流產(chǎn)生磁場的調(diào)制效果欠佳,致使無刷雙饋電機的性能較差。因此,需要尋求一種便于加工制造而又性能良好的無刷雙饋電機的新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服上述缺陷,提供一種電機的機電能量轉(zhuǎn)換效率高,結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉和易于加工的復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機。本實用新型提供一種復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機,包括定子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸和控制器,所述定子設(shè)有功率繞組和控制繞組,所述功率繞組與供電電源相連接,所述控制繞組經(jīng)過所述控制器與供電源連接;其中所述功率繞組的極數(shù)為2p,所述控制繞組的極數(shù)為2q, 且2p > 2q+2 ;所述轉(zhuǎn)子為無滑環(huán)電刷結(jié)構(gòu)的復(fù)合轉(zhuǎn)子,包括轉(zhuǎn)子鐵心和隔磁套筒,所述轉(zhuǎn)軸采用導(dǎo)磁材料制成,所述隔磁套筒采用非導(dǎo)磁材料制成,所述隔磁套筒安裝在所述轉(zhuǎn)子鐵心與所述轉(zhuǎn)軸之間,所述轉(zhuǎn)子鐵心的外緣上均布有P+q個倒梯形槽,每兩個相鄰所述倒梯形槽之間的中間位置設(shè)有徑向的開口槽,每個所述倒梯形槽與所述開口槽之間設(shè)有至少一個徑向的窄槽,所述窄槽的深度介于所述倒梯形槽的深度與所述開口槽的深度之間。本實用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機,其中所述轉(zhuǎn)子還包括一籠型短路繞組, 所述籠型短路繞組設(shè)有P+q個采用非導(dǎo)磁材料制成的導(dǎo)條和2個端環(huán),所述開口槽的端部具有半開口,所述導(dǎo)條分別置于所述開口槽中,2個所述端環(huán)位于所述轉(zhuǎn)子鐵心兩側(cè)并在安裝后與各所述導(dǎo)條焊接在一起。本實用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機,其中所述倒梯形槽頂部寬度與所述轉(zhuǎn)子鐵心齒部的外圓弧長之比為0. 4 0. 6,所述倒梯形槽的深度為所述轉(zhuǎn)子鐵心齒部寬度的 1/2。本實用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機,其中所述轉(zhuǎn)子鐵心每個齒部上的窄槽為 1個,位于所述倒梯形槽與所述開口槽之間的中間位置。[0009]本實用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機,其中所述窄槽的里端設(shè)有與其連通的拐向所述倒梯形槽的切向的拐槽。本實用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機,其中兩個所述窄槽之間設(shè)有一個與所述轉(zhuǎn)軸同軸的弧形窄槽。本實用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機,其中采用非導(dǎo)磁材料制成的所述轉(zhuǎn)軸替換為導(dǎo)磁材料制成的轉(zhuǎn)軸,所述轉(zhuǎn)子鐵心直接安裝在所述非導(dǎo)磁材料制成的轉(zhuǎn)軸上。本實用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機,其中所述轉(zhuǎn)子采用電工鋼片疊壓而成, 所述導(dǎo)條和所述端環(huán)采用銅材制成。本實用新型的有益效果是通過在轉(zhuǎn)子上設(shè)置導(dǎo)條和端環(huán),不僅發(fā)揮了磁阻對轉(zhuǎn)子磁通的導(dǎo)向作用,而且利用低阻抗閉合電路對于穿越磁通的阻止作用,最大限度地發(fā)揮了轉(zhuǎn)子磁路和轉(zhuǎn)子電路結(jié)構(gòu)對于定子2p極功率繞組和2q極控制繞組電流產(chǎn)生磁場的調(diào)制作用,不僅增加了機電能量轉(zhuǎn)換效率和提高了電機的性能,而且結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉和易于加工,從而提高了無刷雙饋電機的性能價格比。
圖1為本實用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為定子繞組的接線圖;圖3為本實用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機一種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖;圖4為本實用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機另一種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖;圖5為本實用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機第三種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖;圖6為本實用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機第四種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖;圖7為本實用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機第五種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖;圖8為籠型短路繞組的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為進一步闡述本實用新型,下面結(jié)合實施例對本實用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機做更詳細的說明。圖1為本實用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機示意圖,其中1為電機定子,2為轉(zhuǎn)子,3為控制器,4為交流電源。在電機定子1中的鐵心槽中放置了 2套獨立的對稱繞組,功率繞組出線端子用Al,Bi,Cl表示,控制繞組出線端子用A2,B2, C2表示。繞組的連接關(guān)系為功率繞組的出線端子Al,Bi, Cl與交流電源4相連接,控制繞組的出線端子A2,B2, C2 通過控制器3與交流電源4相連接。圖2為本實用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機定子繞組結(jié)構(gòu)示意圖。功率繞組具有2p個極,控制繞組具有2q個極,功率繞組和控制繞組的極數(shù)不相等,而且需滿足下述關(guān)系2p > 2q+2。具有不同極數(shù)的控制繞組與功率繞組之間,不能直接進行電磁耦合和能量傳輸,需要通過轉(zhuǎn)子的磁場調(diào)制作用,方可實現(xiàn)電機的機電能量轉(zhuǎn)換。功率繞組的作用是傳輸電能,而控制繞組的作用是控制電機的運行狀態(tài)和參數(shù)。轉(zhuǎn)子2為無滑環(huán)電刷結(jié)構(gòu)的復(fù)合轉(zhuǎn)子,結(jié)構(gòu)如圖3所示,包括轉(zhuǎn)子鐵心5、隔磁套筒 10、轉(zhuǎn)軸9和一籠型短路繞組。轉(zhuǎn)子鐵心5由具有良好導(dǎo)磁性能的電工鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)軸9采用導(dǎo)磁材料制成,用以支撐轉(zhuǎn)子2和傳遞扭矩。隔磁套筒10用非導(dǎo)磁材料制成,安裝在轉(zhuǎn)子鐵心5與轉(zhuǎn)軸9之間,隔磁套筒10的作用是不允許磁通經(jīng)過轉(zhuǎn)軸9穿越轉(zhuǎn)子鐵心 5。轉(zhuǎn)子鐵心5的外緣上均布有p+q個倒梯形槽6,倒梯形槽6頂部寬度與轉(zhuǎn)子鐵心5齒部的外圓弧長之比為0. 4 0. 6,倒梯形槽6的深度為轉(zhuǎn)子鐵心5齒部寬度的1/2。倒梯形槽 6的作用是利用磁阻效應(yīng)對定子2p極功率繞組和2q極控制繞組電流產(chǎn)生磁場的調(diào)制作用, 形成p+q個對稱的轉(zhuǎn)子磁路。每兩個相鄰倒梯形槽6之間的中間位置設(shè)有徑向的開口槽13,每個倒梯形槽6與開口槽13之間設(shè)有1個徑向的窄槽8,位于倒梯形槽6與開口槽13之間的中間位置。窄槽 8的深度介于倒梯形槽6的深度和開口槽13的深度之間。窄槽8用于轉(zhuǎn)子磁通的導(dǎo)向,使磁通按照最佳路徑通過轉(zhuǎn)子2。倒梯形槽6與開口槽13之間的窄槽8數(shù)目可以多于1個, 窄槽8數(shù)目的增加有利于對于轉(zhuǎn)子磁通路徑的導(dǎo)向作用。如圖4所示,籠型短路繞組設(shè)有p+q個采用非導(dǎo)磁的良好導(dǎo)電材料例如銅制成的導(dǎo)條7和2個端環(huán)15。開口槽13的端部具有半開口 14,導(dǎo)條7分別置于開口槽13中。結(jié)合圖8,2個端環(huán)15位于轉(zhuǎn)子鐵心5兩側(cè)并在安裝后與各導(dǎo)條7分別焊接在一起。籠型短路繞組的作用是只允許磁通在兩個導(dǎo)條7之間進出轉(zhuǎn)子鐵心5,如果有磁通跨越某導(dǎo)條7, 則在該導(dǎo)條7中感生電動勢和電流,用以產(chǎn)生阻止磁通跨越該導(dǎo)條7的反向磁通。本實用新型中復(fù)合轉(zhuǎn)子不限于圖3和圖4所示結(jié)構(gòu)形式,圖5、圖6和圖7為本實用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機的其它結(jié)構(gòu)示意圖。圖5所示的復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),窄槽8的里端設(shè)有與其連通的拐向倒梯形槽6的切向的拐槽16,以增強其對于轉(zhuǎn)子磁通的導(dǎo)向作用。圖6所示的復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),兩個窄槽8之間設(shè)有與轉(zhuǎn)軸9同軸的弧形窄槽12,同樣可以達到對于轉(zhuǎn)子磁通路徑的導(dǎo)向作用。圖3所示的復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)沒有采用導(dǎo)條,結(jié)構(gòu)簡單便于制造,但只采用開口槽13 的性能不如增加導(dǎo)條后的性能好。圖7為采用非導(dǎo)磁材料制成的轉(zhuǎn)軸11的復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),由于轉(zhuǎn)軸11材料的非導(dǎo)磁性能,磁通難以進入該轉(zhuǎn)軸,故不用另外設(shè)置隔磁套筒。對于圖3、圖4、圖5和圖6所示的復(fù)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),同樣可以采用非導(dǎo)磁材料制成的轉(zhuǎn)軸11而不再設(shè)置專門的隔磁套筒10。復(fù)合轉(zhuǎn)子的作用是對具有不同極數(shù)的定子功率繞組和控制繞組電流產(chǎn)生的磁場進行調(diào)制,產(chǎn)生所需要的旋轉(zhuǎn)磁場實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。以上的實施例僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述,并非對本實用新型的范圍進行限定,在不脫離本實用新型設(shè)計精神的前提下,本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案做出的各種變形和改進,均應(yīng)落入本實用新型的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機,包括定子(1)、轉(zhuǎn)子O)、轉(zhuǎn)軸(9)和控制器(3), 所述定子(1)設(shè)有功率繞組和控制繞組,所述功率繞組與供電電源(4)相連接,所述控制繞組經(jīng)過所述控制器C3)與供電源(4)連接;其特征在于其中所述功率繞組的極數(shù)為2p,所述控制繞組的極數(shù)為2q,且2p > 2q+2 ;所述轉(zhuǎn)子( 為無滑環(huán)電刷結(jié)構(gòu)的復(fù)合轉(zhuǎn)子,包括轉(zhuǎn)子鐵心( 和隔磁套筒(10),所述轉(zhuǎn)軸(9)采用導(dǎo)磁材料制成,所述隔磁套筒(10)采用非導(dǎo)磁材料制成,所述隔磁套筒(10)安裝在所述轉(zhuǎn)子鐵心( 與所述轉(zhuǎn)軸(9)之間,所述轉(zhuǎn)子鐵心( 的外緣上均布有P+q個倒梯形槽(6),每兩個相鄰所述倒梯形槽(6)之間的中間位置設(shè)有徑向的開口槽(13),每個所述倒梯形槽(6)與所述開口槽(13)之間設(shè)有至少一個徑向的窄槽(8),所述窄槽(8)的深度介于所述倒梯形槽(6)的深度與所述開口槽(13) 的深度之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機,其特征在于其中所述轉(zhuǎn)子(2) 還包括一籠型短路繞組,所述籠型短路繞組設(shè)有P+q個采用非導(dǎo)磁材料制成的導(dǎo)條(7)和 2個端環(huán)(15),所述開口槽(13)的端部具有半開口(14),所述導(dǎo)條(7)分別置于所述開口槽(13)中,2個所述端環(huán)(15)位于所述轉(zhuǎn)子鐵心(5)兩側(cè)并在安裝后與各所述導(dǎo)條(7)焊接在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機,其特征在于其中所述倒梯形槽(6)頂部寬度與所述轉(zhuǎn)子鐵心( 齒部的外圓弧長之比為0. 4 0. 6,所述倒梯形槽(6) 的深度為所述轉(zhuǎn)子鐵心( 齒部寬度的1/2。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機,其特征在于其中所述轉(zhuǎn)子鐵心(5)每個齒部上的所述窄槽(8)為1個,位于所述倒梯形槽(6)與所述開口槽(1 之間的中間位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機,其特征在于其中所述窄槽(8) 的里端設(shè)有與其連通的拐向所述倒梯形槽㈩)的切向的拐槽(16)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機,其特征在于其中兩個所述窄槽(8)之間設(shè)有一個與所述轉(zhuǎn)軸(9)同軸的弧形窄槽(12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機,其特征在于其中采用導(dǎo)磁材料制成的所述轉(zhuǎn)軸(9)替換為非導(dǎo)磁材料制成的轉(zhuǎn)軸(11),所述轉(zhuǎn)子鐵心(5)直接安裝在所述非導(dǎo)磁材料制成的轉(zhuǎn)軸(11)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機,其特征在于其中所述轉(zhuǎn)子(2) 采用電工鋼片疊壓而成,所述導(dǎo)條(7)和所述端環(huán)(1 采用銅材制成。
專利摘要本實用新型復(fù)合轉(zhuǎn)子無刷雙饋交流電機,包括定子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸和控制器,定子的功率繞組與電源相連接,控制繞組經(jīng)過控制器與電源連接。功率繞組和控制繞組的極數(shù)分別為2p和2q,且2p>2q+2。轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心和隔磁套筒,轉(zhuǎn)軸采用導(dǎo)磁材料制成,隔磁套筒采用非導(dǎo)磁材料制成,隔磁套筒安裝在轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)軸之間。轉(zhuǎn)子鐵心的外緣上均布有p+q個倒梯形槽,每兩個相鄰倒梯形槽之間設(shè)有徑向的開口槽,每個倒梯形槽與開口槽之間設(shè)有徑向的窄槽。其中由導(dǎo)磁材料制成的轉(zhuǎn)軸可以替換為非導(dǎo)磁材料制成的轉(zhuǎn)軸,同時取消隔磁套筒。本實用新型的有益效果是提高了電機的機電能量轉(zhuǎn)換效率和性能,結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉和易于加工,提高了無刷雙饋電機的性能價格比。
文檔編號H02K1/22GK201966773SQ20112002587
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者張岳, 王鳳翔 申請人:廣東華拿東方能源有限公司