本技術(shù)涉及一種雙繞組發(fā)電機，特別涉及一種共用定子齒的雙繞組發(fā)電機。

背景技術(shù)：

1、雙繞組發(fā)電機是典型的雙電端口輸出電機，即在同一臺發(fā)電機上引出兩個電端口。相比于傳統(tǒng)發(fā)電機，雙繞組發(fā)電機通過雙電端口輸出能夠同時滿足兩種電氣負載需求。

2、現(xiàn)有雙繞組發(fā)電機方案依原理可分為同步發(fā)電機方案和異步發(fā)電機方案，同步發(fā)電機方案又包括永磁方案和電勵磁方案。相關(guān)技術(shù)中的永磁同步發(fā)電機方案(cn201710673903.x、cn202110426332.6)通常采用并列式結(jié)構(gòu)和兩套繞組15電角度相移的方式來降低兩套繞組之間的磁場耦合程度，這給電機結(jié)構(gòu)設計和繞組設計帶來困難。相關(guān)技術(shù)中的電勵磁同步發(fā)電機方案(cn201710323837.3、cn201711054317.3)則需借助勵磁繞組產(chǎn)生靜態(tài)磁場，并基于雙凸極原理，在兩套電樞繞組中感應電勢，其結(jié)構(gòu)較為復雜，功率密度較低。相關(guān)技術(shù)中的異步電機方案(cn201710285294.0、cn202110767400.5)由于沒有獨立勵磁系統(tǒng)，電機結(jié)構(gòu)雖簡單，但必須從所接電網(wǎng)中汲取滯后的磁化電流，因此異步發(fā)電機應用范圍比較局限。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的在于提供一種共用定子齒的雙繞組發(fā)電機，不僅結(jié)構(gòu)和工藝簡單，還可以在一個轉(zhuǎn)子基礎上，通過充分利用由轉(zhuǎn)子永磁體分裂所產(chǎn)生的氣隙磁密空間諧波分量，從而在由基波主導的電能輸出基礎上引入由空間諧波分量主導的電能輸出，進而實現(xiàn)發(fā)電機雙電端口的電能輸出，具有較高集成度，有利于提高雙繞組發(fā)電機功率密度。

2、為了達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種共用定子齒的雙繞組發(fā)電機，包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子和轉(zhuǎn)子同軸安裝；所述定子由定子軛部、定子齒部和定子繞組組成；所述定子齒部設置于定子軛部的一側(cè)，且沿圓周方向均勻分布，所述定子繞組為分布式繞組，且纏繞在所述定子齒部上組成共用定子齒部的徑向磁通結(jié)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)子包括n極永磁體、s極永磁體和轉(zhuǎn)子鐵心，所述n極永磁體和s極永磁體表貼于轉(zhuǎn)子鐵心一側(cè)，且沿圓周方向均勻分布構(gòu)成永磁體分裂結(jié)構(gòu)。

3、進一步，所述定子繞組分為四層，包括一側(cè)電端口上層繞組、一側(cè)電端口下層繞組、另一側(cè)電端口上層繞組、另一側(cè)電端口下層繞組。

4、進一步，所述一側(cè)電端口上層繞組和所述一側(cè)電端口下層繞組的外部包裹有一側(cè)電端口繞組絕緣層；所述另一側(cè)電端口上層繞組和所述另一側(cè)電端口下層繞組的外部包裹有另一側(cè)電端口繞組絕緣層。

5、進一步，沿圓周方向均勻分布的相鄰所述定子齒部之間存在定子槽口。

6、進一步，所述n極永磁體為分裂結(jié)構(gòu)，分裂次數(shù)為k，包括n極左側(cè)永磁體和n極右側(cè)永磁體；所述s極永磁體亦為分裂結(jié)構(gòu)，分裂次數(shù)亦為k，包括s極左側(cè)永磁體和s極右側(cè)永磁體；其中，k取自然數(shù)。

7、進一步，所述n極左側(cè)永磁體與所述n極右側(cè)永磁體之間間隔一定角度θn，所述s極左側(cè)永磁體與所述s極右側(cè)永磁體之間間隔一定角度θs，并且，θn等于θs。

8、進一步，雙繞組發(fā)電機一側(cè)電端口相數(shù)m1和另一側(cè)電端口相數(shù)m2均為正整數(shù)；所述定子的槽數(shù)zs同時等于相數(shù)m1和相數(shù)m2的正整數(shù)倍，所述轉(zhuǎn)子的極數(shù)zr為正偶數(shù)，且滿足：

9、zs/m1/gcd(zs,zr)和zs/m2/gcd(zs,zr×(2k+1))均為正整數(shù)，其中：k為分裂次數(shù)，gcd為最大公約數(shù)。

10、本實用新型的有益效果為：

11、1、采用共用定子齒部的徑向磁通方案，定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，并且，轉(zhuǎn)子永磁體采用表貼于轉(zhuǎn)子鐵心一側(cè)的分裂結(jié)構(gòu)，因此該發(fā)電機結(jié)構(gòu)和工藝簡單，加工制造方便。

12、2、在一個轉(zhuǎn)子基礎上，通過充分利用由轉(zhuǎn)子永磁體分裂所產(chǎn)生的氣隙磁密空間諧波分量，從而在由基波主導的電能輸出基礎上引入由空間諧波分量主導的電能輸出，進而實現(xiàn)發(fā)電機雙電端口的電能輸出，具有較高集成度，有利于提高雙繞組發(fā)電機功率密度。

13、3、兩套繞組分別利用不同空間階次磁密諧波進行工作，通過選取合適的槽極組合方案、永磁體分裂次數(shù)和繞組節(jié)距，能夠?qū)崿F(xiàn)兩套繞組之間較低的磁場耦合度。

技術(shù)特征：

1.一種共用定子齒的雙繞組發(fā)電機，包括定子(1)和轉(zhuǎn)子(2)，其特征在于：所述定子(1)和轉(zhuǎn)子(2)同軸安裝；所述定子(1)由定子軛部(1-1)、定子齒部(1-2)和定子繞組(1-3)組成；所述定子齒部(1-2)設置于定子軛部(1-1)的一側(cè)，且沿圓周方向均勻分布，所述定子繞組(1-3)為分布式繞組，且纏繞在所述定子齒部(1-2)上組成共用定子齒部的徑向磁通結(jié)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)子(2)包括n極永磁體(2-1)、s極永磁體(2-2)和轉(zhuǎn)子鐵心(2-3)，所述n極永磁體(2-1)和s極永磁體(2-2)表貼于轉(zhuǎn)子鐵心(2-3)一側(cè)，且沿圓周方向均勻分布構(gòu)成永磁體分裂結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共用定子齒的雙繞組發(fā)電機，其特征在于：所述定子繞組(1-3)分為四層，包括一側(cè)電端口上層繞組(1-3-1)、一側(cè)電端口下層繞組(1-3-2)、另一側(cè)電端口上層繞組(1-3-4)、另一側(cè)電端口下層繞組(1-3-5)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的共用定子齒的雙繞組發(fā)電機，其特征在于：所述一側(cè)電端口上層繞組(1-3-1)和所述一側(cè)電端口下層繞組(1-3-2)的外部包裹有一側(cè)電端口繞組絕緣層(1-3-3)；所述另一側(cè)電端口上層繞組(1-3-4)和所述另一側(cè)電端口下層繞組(1-3-5)的外部包裹有另一側(cè)電端口繞組絕緣層(1-3-6)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共用定子齒的雙繞組發(fā)電機，其特征在于：沿圓周方向均勻分布的相鄰所述定子齒部(1-2)之間存在定子槽口(1-4)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共用定子齒的雙繞組發(fā)電機，其特征在于：所述n極永磁體(2-1)為分裂結(jié)構(gòu)，分裂次數(shù)為k，包括n極左側(cè)永磁體(2-1-1)和n極右側(cè)永磁體(2-1-2)；所述s極永磁體(2-2)亦為分裂結(jié)構(gòu)，分裂次數(shù)亦為k，包括s極左側(cè)永磁體(2-2-1)和s極右側(cè)永磁體(2-2-2)；其中，k取自然數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的共用定子齒的雙繞組發(fā)電機，其特征在于：所述n極左側(cè)永磁體(2-1-1)與所述n極右側(cè)永磁體(2-1-2)之間間隔一定角度θn，所述s極左側(cè)永磁體(2-2-1)與所述s極右側(cè)永磁體(2-2-2)之間間隔一定角度θs，并且，θn等于θs。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共用定子齒的雙繞組發(fā)電機，其特征在于：雙繞組發(fā)電機一側(cè)電端口相數(shù)m1和另一側(cè)電端口相數(shù)m2均為正整數(shù)；所述定子(1)的槽數(shù)zs同時等于相數(shù)m1和相數(shù)m2的正整數(shù)倍，所述轉(zhuǎn)子(2)的極數(shù)zr為正偶數(shù)，且滿足：

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及一種共用定子齒的雙繞組發(fā)電機，定子和轉(zhuǎn)子同軸安裝；定子由定子軛部、定子齒部和定子繞組組成；定子齒部設置于定子軛部的一側(cè)，且沿圓周方向均勻分布，定子繞組為分布式繞組，且纏繞在定子齒部上組成共用定子齒部的徑向磁通結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)子包括N極永磁體、S極永磁體和轉(zhuǎn)子鐵心，N極永磁體和S極永磁體表貼于轉(zhuǎn)子鐵心一側(cè)，且沿圓周方向均勻分布構(gòu)成永磁體分裂結(jié)構(gòu)。本技術(shù)的雙繞組發(fā)電機結(jié)構(gòu)和工藝簡單，加工制造方便；在一個轉(zhuǎn)子基礎上，通過充分利用由轉(zhuǎn)子永磁體分裂所產(chǎn)生的氣隙磁密空間諧波分量，進而實現(xiàn)發(fā)電機雙電端口電能輸出，集成度較高，有利于提高雙繞組發(fā)電機功率密度；并且兩套繞組之間也能實現(xiàn)較低磁場耦合度。

技術(shù)研發(fā)人員：孫煒,張洋,李姍,趙永杰,姚嘉益
受保護的技術(shù)使用者：中國船舶集團有限公司第七〇四研究所
技術(shù)研發(fā)日：20240326
技術(shù)公布日：2024/11/14