一种带辅助电源供电的盘式无铁芯永磁同步发电机的制作方法

1.本发明涉及电机技术领域，具体说是一种盘式无铁芯永磁同步发电机。


背景技术：

2.目前发电机一般分为单相发电机、三相发电机、其他多相发电机等。现有发电机的输出电压的特点是每一相输出电压的频率、电压幅值、波形均是相等的，各路电压之间在相位上是对称的。随着发电机技术的发展，传统的发电机绕组结构难以满足供电控制的需要，有些供电场合需要多路电源供电，除了电压较高的主电源，还需要一路或多路电压较低的辅助电源输出电能，而这些电源均需要一台发电机输出。传统的发电机或是不能满足以上供电需求，或是将多相电机输出电源的某一相设计为辅助供电，这样会导致发电机输出功率降低、电机空间利用率下降、功率密度急剧降低。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是满足发电机多路不同电压输出的要求，需要一种新的电机拓扑结构，既满足多路不同电压输出的要求，又要充分利用电机的空间，提高电机的功率密度，提供一种带辅助电源供电的盘式无铁芯永磁同步发电机。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
5.所述的带辅助电源供电的盘式无铁芯永磁同步发电机，包括定子线圈盘和位于定子线圈盘两侧且间隙设置的一对永磁转子盘，定子线圈盘与永磁转子盘同轴，所述的定子线圈盘上围绕盘心固定有一周主线圈，主线圈是电机输出电能的主绕组，其特征在于：所述主线圈所环绕的圆周上设置有独立于主绕组的辅助绕组，辅助绕组的输出功率小于主绕组的输出功率。
6.更优地，辅助绕组设有多个独立的辅助线圈，每个辅助线圈由一个独立的线圈构成。
7.辅助线圈的数量大于等于1，小于等于3m，其中，m为电机的相数，主线圈与辅助线圈组成不均匀分布的一个圆周。
8.作为实施例，所述主绕组分为多相，相对于定子线圈盘的盘心呈中心对称分布，在同一层绕组盘上，辅助线圈单个布置于主绕组不同相的线圈之间。
9.主线圈所占据的节距之和大于辅助线圈所占据的节距之和；主线圈的节距表达为：主线圈的节距表达为：y1＝[(360
‑
(a b)
×
α1)
‑
a
×
y2]/b，其中，y1表示主线圈的节距，用度数表示，a为辅助线圈的数量，b为主线圈的数量，α1为相邻线圈之间的间隔所占用的角度，y2为辅助线圈的节距，用度数表示，y2的取值范围为1～360/b。
[0010]
作为实施例，多个辅助线圈单个使用，或多个辅助线圈连接为回路。即2个或2个以上辅助线圈组合在一个回路内。
[0011]
辅助线圈的总功率之和小于主线圈的总功率。
[0012]
进一步地，辅助线圈的总功率之和小于主线圈总功率的1/3。
[0013]
本发明提供了一种新的电机拓扑结构，突破了传统认为盘式电机只设置主线圈的观念。通过对电机定子绕组结构的合理设计，使得电机的定子绕组能够合理地输出两套多组不同的电源，一套为主电源，输出大功率电源，满足负载对电源供电系统的功率要求；另外一套为辅助电源，输出电源为低压小功率，满足辅助设备及控制系统的功率要求。保持了盘式电机的功率密度，充分利用辅助电源的输出功率，既满足多路不同电压输出的要求，又充分利用了电机的空间。
附图说明
[0014]
图1是本发明的电机实施例拓扑结构透视图，
[0015]
图2是本发明的电机定子线圈绕组实施例结构示意图。
[0016]
图中：1
‑
永磁转子盘，2
‑
永久磁体，3
‑
主线圈，4
‑
辅助线圈。
具体实施方式
[0017]
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0018]
如图1、2中所示，本发明提供的一种实施例：以如附图中的三相18个主线圈、20对磁极的轴向无铁芯三相永磁盘式发电机为例进行说明。
[0019]
所述的带辅助电源供电的盘式无铁芯永磁同步发电机，包括同轴的定子线圈盘和定子线圈盘两侧间隙设置的一对永磁转子盘1，一对永磁转子盘1上围绕盘永磁转子盘的盘心分别固定设置有数量相同的一周永久磁体2，一对永磁转子盘1上的各永久磁体2两两轴向对齐布置，对齐的一对磁极同向设置，这是盘式电机的常见结构。
[0020]
定子线圈盘上围绕盘心固定有一周主线圈3，主线圈3为电机输出电能的主绕组，所述主线圈3所在的圆周上设置有独立于主绕组的辅助绕组，辅助绕组的输出功率小于主绕组的输出功率。所以，辅助绕组的线径、输出电压，以及线圈的体积、形状与主线圈都不同，辅助绕组可以是单个的辅助线圈4或多个辅助线圈4，每个辅助绕组通常可由一个独立的线圈构成。
[0021]
对于多相输出的辅助绕组，辅助线圈4的总功率之和小于主线圈的总功率。进一步地，辅助线圈4的总功率之和小于主线圈的总功率的1/3。辅助线圈通常起到对电机本身的控制系统的供电，只需要小功率的输出即可。
[0022]
单个辅助线圈不可能对称分布，如果有多个辅助线圈，可以相对定子盘的中心呈中心对称分布，也可能不成中心对称分布。由于主线圈与辅助线圈的物理参数不相同，主线圈与辅助线圈组成了不均匀分布的一个圆周。
[0023]
具体地说，辅助线圈的数量大于等于1，小于等于3m，其中，m为电机的主绕组相数。对于3相电机而言辅助线圈的数量可以是1个到9个，4相电机可以是1个到12个。其中，每一相主线圈由多个线圈组成，辅助线圈的数量少于主线圈的数量。辅助线圈数量不宜太多，以免过多的占用主线圈的空间，导致主线圈的绕组系数大幅降低，影响主电源的供电功率。
[0024]
在图2中，作为实施例，所述主绕组分为三相，定子绕组设计时，要保证主电源的三相电压在空间上互差120度电角度，且三相电压平衡。三相绕组构成相对于盘心中心对称的主绕组。
[0025]
辅助线圈单个分布于主绕组的不同相线圈之间。多个辅助线圈可以相互串并组合
连接输出，或各自独立输出。多个独立的辅助线圈可以根据需要有灵活可变的输出设置。
[0026]
从辅助线圈所占据的位置可以规范为下面的描述：主线圈所占据的节距之和大于辅助线圈所占据的节距之和。主线圈的节距表达为：
[0027]
y1＝[(360
‑
(a b)
×
α1)
‑
a
×
y2]/b。
[0028]
其中，y1表示主线圈的节距，用度数表示，a为辅助线圈的数量，b为主线圈的数量，α1为相邻线圈之间的间隔所占用的角度，y2为辅助线圈的节距，用度数表示，y2的取值范围为1～360/b。这个表达式说明了主线圈和辅助线圈各自有不同的节距，主线圈和辅助线圈分别保持有各自一致的节距。例如，附图中的主绕组为三相18个线圈槽，并设有3个辅助线圈，上式可以表达为：
[0029]
y1＝[(360
‑
21
×
α1)
‑3×
y2]/18。
[0030]
发电机定子绕组线圈采用漆包线绕制而成。优选地，为了增强电机绕组的绝缘性，绕制好的线圈采用浸漆工艺处理。优选地，为了增强电机定子的机械性能，处理好的线圈放置于非导磁定子框架上，并采用粘结剂将线圈可靠的固定在定子框架上，非导磁定子框架应具有较好的绝缘性、机械韧性、机械强度。
[0031]
与现有技术相比，本发明的发电机可输出多路多种电压等级的电能。相比于传统结构的发电机，该发明在小幅降低输出电源功率的情况下，增加了几路低压供电电源，可为系统的辅助设备提供小功率电能，而不需要占用其中一相主线圈的输出，避免了占用主线圈导致的输出功率不平衡和输出效率降低。