一种附加转矩的双绕组盘式电机及其驱动方法技术

本发明专利技术属于高速盘式电机领域，尤其涉及一种附加转矩的双绕组盘式电机及其驱动方法。双绕组盘式电机包括定子壳体、安装于定子壳体内的电机定子嵌线件、电机主轴以及电机转子，所述电机定子嵌线包括定子铁心、设置在定子铁心上的绕组槽以及按规则嵌于绕组槽内的定子绕组，所述定子绕组包括通过隔绝结构隔开的主绕组和辅助绕组，所述主绕组为双层叠绕组，所述辅助绕组为单层绕组；所述定子壳体上还设有与主绕组相连的主绕组引出线和与辅助绕组相连的辅助绕组引出线。本发明专利技术中，盘式电机既能在启动升速时提供大功率，保证电机的大负载拖动能力，又能在额定转速时提供额定功率，保证电机的运行经济性。机的运行经济性。机的运行经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种附加转矩的双绕组盘式电机及其驱动方法


[0001]本专利技术属于高速盘式电机领域，尤其涉及一种附加转矩的双绕组盘式电机及其驱动方法。

技术介绍

[0002]盘式电机由于其结构紧凑、效率高等特点，在高速旋转机械领域尤其是电动汽车、储能飞轮、风力发电等工程场合得到了广泛应用。
[0003]在实际工程中，当盘式电机拖动大负载进行启动时，常出现启动转矩不足、升速慢等现象，若采取大裕量的大功率电机设计，则会造成功率冗余，影响电机运行的经济性。
[0004]为了解决该技术问题，亟需设计一种盘式电机结构，使得盘式电机既能在启动升速时提供大功率，保证电机的大负载拖动能力；又能在额定转速时提供额定功率，保证电机的运行经济性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种在启动过程中辅助输出大扭矩，且能够满足高速旋转机械长期、高速稳定运行要求的双绕组盘式电机及其驱动方法。通过设计主定子绕组合理的结构尺寸和绕组参数，保证了高速旋转机械的长期稳定工作和运行经济性；通过设计辅助绕组的结构及参数，保证盘式电机能够输出较大的启动转矩。
[0006]本专利技术为解决这一问题所采取的技术方案是：
[0007]一种附加转矩的双绕组盘式电机，包括定子壳体、安装于定子壳体内的电机定子嵌线件、电机主轴以及电机转子，所述电机定子嵌线包括定子铁心、设置在定子铁心上的绕组槽以及按规则嵌于绕组槽内的定子绕组，所述定子绕组包括通过隔绝结构隔开的主绕组和辅助绕组，所述主绕组为双层叠绕组，所述辅助绕组为单层绕组；所述定子壳体上还设有与主绕组相连的主绕组引出线和与辅助绕组相连的辅助绕组引出线。
[0008]优选的，所述定子壳体内定子槽为环形槽结构，所述电机定子嵌线件所在的环形槽的内圆直径为30mm～40mm，外圆直径为130mm～150mm，深23mm～28mm。
[0009]进一步优选的，所述电机转子通过电机主轴转动安装在定子壳体内，所述电机转子为中心开孔的永磁或软磁圆盘，其内圆直径为15～20mm，外圆直径为90～105mm，厚度1～3mm。
[0010]进一步优选的，所述定子铁心固定安装在定子壳体的内侧壁上，所述电机定子铁心的内圆直径为65mm～75mm，外圆直径为90mm～105mm，高为23mm～28mm。
[0011]进一步优选的，所述定子铁心的上端面沿周向均布24槽。
[0012]进一步优选的，所述主绕组为星形连接，每槽内为双层叠绕组，每相线圈数为8，每线圈绕组匝数为30匝～60匝，线径为0.30mm～0.50mm。
[0013]进一步优选的，所述辅助绕组为星形连接，每槽内为单层绕组，每相线圈数为8，每线圈绕组匝数为10～20匝，线径为0.20～0.40mm。
[0014]进一步优选的，所述隔绝结构为设置在主绕组和辅助绕组之间的隔板，所述隔板为环形带状隔磁绝缘结构。
[0015]进一步优选的，所述主绕组引出线和辅助绕组引出线的供电电压为300～450V。
[0016]本专利技术的第二个专利技术目的在于：还提供了一种附加转矩的双绕组盘式电机的驱动方法，包括以下步骤：
[0017]S101：在盘式电机启动时，主绕组引出线和辅助绕组引出线分别向主绕组和辅助绕组供电，双绕组共同工作，保证启动升速时大转矩输出；
[0018]S102：当盘式电机升速到额定转速后，停止为辅助绕组供电，由主绕组带动盘式电机长期稳定运行。
[0019]本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0020]1.本专利技术中，在盘式电机启动时，双绕组共同工作，保证启动升速时大转矩输出；在额定运行时，切出辅助绕组，由主绕组工作运行，保证盘式电机的长期稳定运行，可以同时满足高速旋转机械额定运行和启动升速的双工作点运行需求。
[0021]2.本专利技术中，盘式电机既能在启动升速时提供大功率，保证电机的大负载拖动能力，又能在额定转速时提供额定功率，保证电机的运行经济性。
[0022]3.本专利技术中，通过设计主定子绕组合理的结构尺寸和绕组参数，保证了高速旋转机械的长期稳定工作和运行经济性；通过设计辅助绕组的结构及参数，保证盘式电机能够输出较大的启动转矩。
[0023]4.本专利技术中，各结构尺寸参数的选择使得盘式电机整体的轴向尺寸短，可应用于狭小空间或需要高转矩密度等特殊场合，具有结构特殊性。
[0024]5.本专利技术中，辅助绕组应用于电机启动过程中，辅助电机自启动，适用于带载启动或启动困难的场合。
[0025]6.本专利技术中，各结构尺寸参数的选择使得盘式电机适用于小功率等级、高转速的应用场合。
[0026]7.本专利技术中，通过适当的主绕组参数和电机转子参数选取，盘式电机可在百瓦的功率等级上实现每分钟五万转以上的高速运行，得益于定子参数尺寸的紧凑设计以及简单可靠的电机转子盘式结构设计。
[0027]8.本专利技术中，通过适当的辅助绕组的参数选取可以在升速过程时为电机提供20％以上的额外输出扭矩，可以有效地带动电机升速。
附图说明
[0028]以下将结合附图和实施例来对本专利技术的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本专利技术范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
[0029]图1是本专利技术提供的一种附加转矩的双绕组盘式电机结构示意图；
[0030]图2是电机定子槽内结构示意图；
[0031]图3是本专利技术中电机定子嵌线件的俯视结构示意图。
[0032]图中：1、电机转子；2、电机定子嵌线件；3、电机主轴；4、电机定子壳体；5、定子铁心；6、定子绕组；7、主绕组引线；8、辅助绕组引线；9、主绕组；10、辅助绕组；11、隔板。
具体实施方式
[0033]首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本专利技术的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本专利技术形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本专利技术的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。
[0034]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面就结合附图来具体说明本专利技术。
[0035]实施例1：
[0036]一种附加转矩的双绕组盘式电机，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种附加转矩的双绕组盘式电机，包括定子壳体(4)、安装于定子壳体(4)内的电机定子嵌线件(2)、电机主轴(3)以及电机转子(1)，其特征在于：所述电机定子嵌线(2)包括定子铁心(5)、设置在定子铁心(5)上的绕组槽以及按规则嵌于绕组槽内的定子绕组(6)，所述定子绕组(6)包括通过隔绝结构隔开的主绕组(9)和辅助绕组(10)，所述主绕组(9)为双层叠绕组，所述辅助绕组(10)为单层绕组；所述定子壳体(4)上还设有与主绕组(9)相连的主绕组引出线(7)和与辅助绕组(10)相连的辅助绕组引出线(8)。2.根据权利要求1所述的一种附加转矩的双绕组盘式电机，其特征在于：所述定子壳体(4)内定子槽为环形槽结构，所述电机定子嵌线件(2)所在的环形槽的内圆直径为30mm～40mm，外圆直径为130mm～150mm，深23mm～28mm。3.根据权利要求2所述的一种附加转矩的双绕组盘式电机，其特征在于：所述电机转子(1)通过电机主轴(3)转动安装在定子壳体(4)内，所述电机转子(1)为中心开孔的永磁或软磁圆盘，其内圆直径为15～20mm，外圆直径为90～105mm，厚度1～3mm。4.根据权利要求3所述的一种附加转矩的双绕组盘式电机，其特征在于：所述定子铁心(5)固定安装在定子壳体(4)的内侧壁上，所述电机定子铁心(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宁，王飞，梁长记，贾春奇，周亭俊，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：发明
国别省市：