一种三相对称的12k/8k电励磁双凸极电机的制作方法

1.本发明涉及电机本体设计技术领域，具体为一种三相对称的12k/8k电励磁双凸极电机。


背景技术：

2.我国是一个能源消耗大国，电机效率的提高对节能意义重大，因此变磁阻类电机应运而生。电励磁双凸极电机是变磁阻类电机的一种。电励磁双凸极电机转子结构简单、无绕组和永磁体，定子上各相绕组在物理和电磁上独立，高速运行能力强，具有结构简单、功率密度大、可靠性高、控制方式灵活等优点，在航空航天、风力发电等领域具有广泛的应用前景。
3.传统的三相电励磁双凸极电机通常采用6k/4k极平行齿结构(k为正整数)，各相磁路不一致导致每相磁链变化率不同，因此反电动势的对称性较差。该电机作为发电机运行时电压脉动大，作为电动机运行时存在转矩脉动大和运行噪音大的问题，进而引起电机性能的下降。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明公开了一种三相对称的12k/8k电励磁双凸极电机，解决了各相磁链不对称导致的转矩脉动大、电压波动大和电流不均衡等问题。
5.一种三相对称的12k/8k电励磁双凸极电机，包括定子、转子、电枢绕组和直流励磁绕组，定子、转子均为凸极齿槽结构，该定子包括定子极和定子槽，该转子包括转子极和转子槽，相邻定子极之间的凹槽为定子槽，定子极数目为12n个，转子极数目为8n个，n取正整数；每个定子槽内对应设有a、b、c三相电枢绕组，每隔两个定子极的定子槽内设有直流励磁绕组，相邻直流励磁绕组的极性相反，同时各直流励磁绕组相互串联。
6.作为优选，三相电枢绕组的每一相电枢绕组均由4n个线圈组成，n取正整数，每一相电枢绕组与直流励磁绕组的距离相同，所匝链的磁路磁阻相同，每相磁通路径一致。
7.作为优选，定子的定子极距为定子极弧长度的2倍，转子的极弧长度大于或等于定子的极弧长度。
8.作为优选，三相电枢绕组的连接相序按顺时针方向为a
‑
b
‑
c。
9.作为优选，双凸极电机用作电动机时采用全桥变换器控制，该三相电枢绕组采用y形连接的方式连接所述三相全桥变换器。
10.作为优选，直流励磁绕组和电枢绕组均为集中式绕组。
11.作为优选，定子和转子均为硅钢片冲压而成。
12.有益效果：（1）本发明公开的双凸极电机具有定转子凸极齿槽结构，转子上无绕组，结构简单、运行可靠；（2）本发明提供的双凸极电机每个励磁元件跨两个定子极绕制，每相电枢绕组的
每个定子线圈与励磁线圈的距离相同，使得电机每相磁通路径一致，解决了传统三相电励磁双凸极电机各相磁路长短不一的结构引起的三相磁链不对称问题；（3）本发明公开的双凸极电机解决了三相电励磁双凸极电机本身结构不对称导致的电机各相磁链不对称等问题，降低了电机的电压波动和转矩脉动，使得电流更均衡。
附图说明
13.图1为本发明一个实施例的三项对称电励磁双凸极电机结构示意图；图2为传统12/8极结构的三相电励磁双凸极电机结构示意图；图3为传统12/8极结构的三相电励磁双凸极电机的磁路示意图；图4为本发明一个实施例的三相对称的12k/8k电励磁双凸极电机的磁路示意图；图5为传统三相电励磁双凸极电机各相电枢绕组与直流励磁绕组的互感波形图；图6为本发明一个实施例的三相对称的12k/8k电励磁双凸极电机各相电枢绕组与直流励磁绕组的互感波形图；图7为传统三相电励磁双凸极电机三相磁链波形图；图8为本发明一个实施例的三相对称的12k/8k电励磁双凸极电机三相磁链波形图；图9为本发明一个实施例的三相对称的12k/8k电励磁双凸极电机定子绕组与全桥控制器连接图。
14.附图标记：1—定子，2—转子，3—a相绕组，4—b相绕组，5—c相绕组，6—直流励磁绕组，7—定子槽，8—定子极。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.本发明公开了一种12n/8n三相对称的12k/8k电励磁双凸极电机，本实施例取n为1。如图1所示，12/8极三相电励磁双凸极电机包括定子1、转子2、直流励磁绕组6和电枢绕组，电枢绕组包括a相绕组3、b相绕组4和c相绕组5。定子1、转子2均为凸极齿槽结构，定子1包括定子极8和定子槽7，定子极8的数量为12个，相邻定子1之间的凹槽即为定子槽7；转子2包括转子极和转子槽，转子极的数量为8个。在每个定子槽7内分布三相电枢绕组，每相电枢绕组由4个线圈组成；每隔两个定子极的定子槽内设有直流励磁绕组6，相邻直流励磁绕组6的极性相反，同时各直流励磁绕组6相互串联。三相电枢绕组连接相序按顺时针方向为a
‑
b
‑
c。每相电枢绕组与直流励磁绕组的距离相同，所匝链的磁路磁阻相同，因此电机每相磁通路径一致。直流励磁绕组6和电枢绕组均为集中式绕组。定子1和转子2均为硅钢片冲压而成，且定子的定子极距为定子极弧长度的2倍，转子的极弧长度大于或等于定子的极弧长度。
17.如图2所示，为传统12/8极结构的三相电励磁双凸极电机结构示意图，每隔三个定子极的定子槽内设有直流励磁绕组；如图3所示，为传统12/8极结构的三相电励磁双凸极电
机的磁路示意图；如图5所示，为传统三相电励磁双凸极电机各相电枢绕组与直流励磁绕组的互感波形图；如图7所示，为传统三相电励磁双凸极电机三相磁链波形图。传统三相电励磁双凸极电机靠近励磁线圈的相磁路短，磁阻小，远离励磁线圈的相磁路长，磁阻大。造成各相电枢绕组和直流励磁绕组的互感不等，三相磁链不对称，导致了电机转矩脉动大、电压波动大和电流不均衡等问题。
18.如图4所示，为本发明三相对称的12k/8k电励磁双凸极电机的磁路示意图，由此可以看出，本发明电机每相绕组4个线圈距励磁元件的距离相同，使得电机每相磁通路径一致，解决了传统三相电励磁双凸极电机三相磁路不对称的问题。如图6所示，为本发明三相对称的12k/8k电励磁双凸极电机各相电枢绕组与直流励磁绕组的互感波形图，可以看出本发明公开的双凸极电机的电枢绕组与直流励磁绕组互感完全对称。如图8所示，为本发明三相对称的12k/8k电励磁双凸极电机三相磁链波形图，可以看出本发明提出的三相对称的12k/8k电励磁双凸极电机相磁链完全对称。
19.将a、b、c三相电枢绕组采用y形连接的方式连接到三相全桥变换器，构成三相对称的12k/8k电励磁双凸极电机主控制电路。如图9所示，为本发明三相对称的12k/8k电励磁双凸极电机定子绕组与全桥控制器连接图。
20.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。