本实用新型专利技术涉及一种磁场调制式无刷励磁凸极同步电机，该同步电机包括电源、定子铁心、定子功率绕组、励磁绕组、凸极转子铁心、转子磁场调制绕组，励磁绕组位于定子铁心上，转子磁场调制绕组位于凸极转子铁心上，电源可单独为定子功率绕组和励磁绕组供电。本实用新型专利技术的磁场调制式无刷励磁凸极同步电机结构简单，成本低廉和动态性能好。低廉和动态性能好。低廉和动态性能好。
【技术实现步骤摘要】
一种磁场调制式无刷励磁凸极同步电机
[0001]本技术涉及一种电励磁同步电机，更具体地说涉及一种磁场调制式无刷励磁凸极同步电机。
技术介绍
[0002]电励磁同步电机具有过载能力强、功率因数高、转速稳定等优点，在大功率压缩机、风机、水泵、轧钢机、球磨机和水轮发电机等领域得到广泛应用。传统电励磁同步电机的励磁绕组是放在转子上的，需要通过滑环和电刷提供励磁电流，由于滑动接触，不仅需要定时维护，而且易于产生火花，限制了在煤矿、石油及化工等易燃易爆场所的应用。
[0003]电励磁同步电机的无刷化是重要的发展方向，目前同步电机无刷励磁的主要设计方式是在电机转子上增加一个励磁发电机，即同步电机转轴上增加一个旋转电枢的三相交流发电机，所发出的交流电通过与电机转子一起旋转的整流器转化直流电后，为放在转子上的同步电机励磁绕组供电，励磁发电机的励磁绕组放在定子上，通过可控整流器调节励磁发电机的电枢电压，进而实现对于同步电机的励磁控制。现有无刷励磁同步电机的主要结构如图1所示，其中1为供电电源，2为同步电机定子铁心，3为同步电机定子绕组，4为位于转子上的同步电机励磁绕组，5为与同步电机转子一起旋转的部件，6为励磁发电机的旋转电枢绕组，7为励磁发电机的转子，8为励磁绕组供电变压器，9为提供励磁发电机的励磁绕组电流的可控整流器，10为电机起动时串入同步电机励磁绕组电路的限流电阻，11为励磁发电机的励磁绕组，12为旋转整流器，K1和K2是电机启动用的电路转换开关。这种无刷励磁方式虽然取消了滑环电刷，然而需要增加一个交流励磁发电机和旋转整流器，不但结构复杂和制造成本较高，而且同步电机励磁绕组电流需要经过两级控制，其动态控制性能不好。
技术实现思路
[0004]针对目前无刷励磁同步电机的缺点，本技术的目的是提供了一种结构简单，成本低廉和动态性能好的磁场调制式无刷励磁凸极同步电机。
[0005]为实现本技术的目的，本技术采用的技术方案如下：
[0006]一种磁场调制式无刷励磁凸极同步电机，其包括定子铁心、定子功率绕组、励磁绕组、凸极转子铁心、转子磁场调制绕组，
[0007]其中励磁绕组位于定子铁心上，
[0008]转子磁场调制绕组位于所述凸极转子铁心上。
[0009]优选地，上述磁场调制式无刷励磁凸极同步电机还包括电源，电源可单独为定子功率绕组和励磁绕组供电。
[0010]优选地，定子功率绕组与励磁绕组的极数之和等于同步电机的极数，并且励磁绕组的极数比定子功率绕组的极数至少大4。
[0011]优选地，在径向方向上，定子功率绕组比励磁绕组更靠近定子铁心的外表面。
[0012]优选地，凸极转子铁心具有多个凸极，凸极用于在其中放置转子磁场调制绕组，凸
极的数目是定子功率绕组与励磁绕组的极数之和的二分之一。也就是说，凸极的数目是同步电机极数的二分之一。
[0013]优选地，每两个凸极之间设有大槽，每个凸极上设有宽度和深度不同的多个小槽，小槽用以放置或缠绕磁场调制绕组，其中大槽和小槽均为径向，并且它们的中心线沿径向相交于转子转轴的中心。
[0014]优选地，多个小槽的数目是奇数个，位于凸极的中心线处的小槽的深度和宽度最大，其他小槽对称分布在中心线处的小槽的两边，并且深度和宽度逐渐减小。
[0015]优选地，转子磁场调制绕组由多个自身短接的同心式线圈组成，每个同心式线圈包括多个多匝线圈，每个多匝线圈的两边以大槽的中心线为对称轴分别放置或缠绕在不同的小槽中，其中位于凸极的中心线处的小槽中放置或缠绕有两个来自相邻同心式线圈的多匝线圈，非中心线处的小槽中仅仅放置或缠绕有一个多匝线圈。
[0016]优选地，凸极上的小槽为5个，从左到右依次为第一小槽，第二小槽、第三小槽、第四小槽、第五小槽，其中第三小槽位于凸极的中心线处，其深度和宽度最大，第二小槽和第四小槽对称分布在第三小槽的两边，它们的深度和宽度相同并且比第三小槽的深度和宽度小，第一小槽和第五小槽分别对称分布在第二小槽的左边和第四小槽的右边，它们的深度和宽度相同并且比第二小槽和第四小槽的深度和宽度小，每个同心式线圈由三个多匝线圈组成，其中第一多匝线圈的两边分别缠绕在一凸极上的第一小槽和左边相邻凸极上的第五小槽中，第二多匝线圈的两边分别缠绕在一凸极上的第二小槽和左边相邻凸极上的第四小槽中，第三多匝线圈的两边分别缠绕在一凸极上的第三小槽和左边相邻凸极上的第三小槽中，并且每个第三小槽中缠绕有两个相邻同心式线圈的第三多匝线圈。
[0017]优选地，凸极上的小槽为3个，从左到右依次为第一小槽，第二小槽和第三小槽，其中第二小槽位于凸极的中心线处，其深度和宽度最大，第一小槽和第三小槽对称分布在第二小槽的两边，它们的深度和宽度相同并且比第二小槽的深度和宽度小，每个同心式线圈由两个多匝线圈组成，其中第一多匝线圈的两边分别缠绕在一凸极上的第一小槽和左边相邻凸极上的第三小槽中，第二多匝线圈的两边分别缠绕在一凸极上的第二小槽和左边相邻凸极上的第二小槽中，并且每个第二小槽中缠绕有两个相邻同心式线圈的第二多匝线圈。
[0018]优选地，上述磁场调制式无刷励磁凸极同步电机还包括限流电阻，该限流电阻与励磁绕组串联，用于限制励磁绕组的电流。
[0019]优选地，上述磁场调制式无刷励磁凸极同步电机还包括还包括控制励磁绕组的电压的变压器和为励磁绕组提供直流电流的可控整流器)，并且变压器、可控整流器和所述励磁绕组是串联的。
[0020]优选地，上述磁场调制式无刷励磁凸极同步电机还包括电路转换开关K1和K2，电路转换开关K1用于在电机起动时定子功率绕组接通电源后将限流电阻接入励磁绕组所在的电路，此时所述电路转换开关K2是断开的；电路转换开关K2用于待电机加速到接近同步速时，将励磁绕组切换到其与变压器和可控整流器所在的电路上，使电机牵入同步后进入正常工作状态，此时所述电路转换开关K1是断开的。
[0021]与现有技术相比本技术达到了以下显著的技术效果：
[0022]1.将常规电励磁同步电机放在转子上的励磁绕组转移到了定子上，不再需要通过滑环和电刷供电，实现了无刷励磁，提高了电机的运行可靠性和降低了维护费用。
[0023]2.转子上的自身短接同心式绕组不需要电源供电，结构简单，成本低廉，运行可靠。不需要另加起动绕组，便可满足电机起动和负载运行要求，具有快速的励磁控制动态性能。
[0024]3.本技术磁场调制式无刷励磁凸极同步电机的同步转速对应的定子绕组极数是功率绕组和励磁绕组的极数之和，而转子的极数是常规同步电机转子极数的二分之一。由于定子绕组极数和转子凸极数的减少，定转子铁心的槽数可以相应减少，不仅能够提高铁心和绕组的利用率，而且可以降低电机的加工制造成本。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例和现有技术的附图做简单地介绍，很显然下面描述的附图仅仅是对本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种磁场调制式无刷励磁凸极同步电机，其特征在于，所述同步电机包括定子铁心(2)、定子功率绕组(3)、励磁绕组(4)、凸极转子铁心(5)、转子磁场调制绕组(6)，所述励磁绕组(4)位于定子铁心(2)上，所述转子磁场调制绕组(6)位于所述凸极转子铁心(5)上。2.根据权利要求1所述的磁场调制式无刷励磁凸极同步电机，其特征在于，所述定子功率绕组(3)与所述励磁绕组(4)的极数之和等于所述同步电机的极数，并且所述励磁绕组(4)的极数比定子功率绕组(3)的极数至少大4。3.根据权利要求1或2所述的磁场调制式无刷励磁凸极同步电机，其特征在于，在径向方向上，所述定子功率绕组(3)比所述励磁绕组(4)更靠近定子铁心(2)的外表面。4.根据权利要求2所述的磁场调制式无刷励磁凸极同步电机，其特征在于，所述凸极转子铁心(5)具有多个凸极(51)，所述凸极(51)用于在其中缠绕所述转子磁场调制绕组(6)，凸极(51)的数目是所述定子功率绕组(3)与所述励磁绕组(4)的极数之和的二分之一。5.根据权利要求4所述的磁场调制式无刷励磁凸极同步电机，其特征在于，每两个凸极(51)之间设有大槽(511)，每个凸极(51)上设有宽度和深度不同的多个小槽(512)，所述小槽(512)用以放置或缠绕所述磁场调制绕组(6)，其中所述大槽(511)和所述小槽(512)均为径向，并且它们的中心线沿径向相交于转子转轴的中心。6.根据权利要求5所述的磁场调制式无刷励磁凸极同步电机，其特征在于，所述多个小槽(512)的数目是奇数个，位于所述凸极的中心线处的小槽的深度和宽度最大，其他小槽对称分布在中心线处的小槽的两边，并且深度和宽度逐渐减小。7.根据权利要求6所述的磁场调制式无刷励磁凸极同步电机，其特征在于，所述转子磁场调制绕组(6)由多个自身短接的同心式线圈(61)组成，每个同心式线圈(61)包括多个多匝线圈，每个多匝线圈的两边以所述大槽(511)的中心线为对称轴分别放置或缠绕在不同小槽(512)中，其中位于所述凸极(51)的中心线处的小槽(512)中缠绕有两个分别来自相邻同心式线圈的多匝线圈，非中心线处的小槽(512)中仅仅缠绕有一个多匝线圈。8.根据权利要求7所述的磁场调制式无刷励磁凸极同步电机，其特征在于，所述凸极(51)上的小槽(512)为5个，从左到右依次为第一小槽(512a)...
【专利技术属性】
技术研发人员：王凤翔，
申请(专利权)人：上海同济南汇科技产业园有限公司，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。