一种应用于电网高效运行的分裂定子磁场调制电机制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于电网高效运行的分裂定子磁场调制电机，包含外定子、转子和内定子，外定子和转子间有外层气隙，转子和内定子间有内层气隙；外定子靠近外层气隙的一端开槽形成外定子槽和外定子齿，转子为单一的铁心结构，每个转子铁心呈倒梯形，靠近外层气隙侧长度较长；内定子在靠近内层气隙侧开槽形成虚齿和虚槽，虚槽内嵌入永磁体阵列；外定子和内定子并不是正对的，两者存在一定的角度偏差，以降低转矩脉动，外层气隙和内层气隙的厚度相同，分裂定子磁场调制电机的调制谐波在这两层气隙中工作，从而产生输出转矩。本发明专利技术可降低电网中磁场调制电机转矩脉动，从而有效提高电网运行效率，提升电网运行平稳性。提升电网运行平稳性。提升电网运行平稳性。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于电网高效运行的分裂定子磁场调制电机


[0001]本专利技术属于电机领域，具体涉及一种应用于电网高效运行的分裂定子磁场调制电机。

技术介绍

[0002]电网运行中使用的永磁电机，磁场调制效应被巧妙引入到永磁电机，从而可使得转矩密度大幅度提升，但对于传统磁场调制电机，往往存在转矩脉动较大的问题，不利于电网平稳运行。专利公开号为CN 115021433 A、名称为一种定子分裂式定子永磁型轴径向混合磁场永磁磁通切换电机的中国专利，公开的电机包括同轴安装的轴向磁场第一电枢定子、轴向磁场第一转子、励磁定子、径向磁场电枢定子、径向磁场转子、轴向磁场第二转子与轴向磁场第二电枢定子，所述轴向磁场第一转子位于所述轴向磁场第一电枢定子与所述励磁定子之间，且与所述轴向磁场第一电枢定子与所述励磁定子之间存在气隙，该专利磁场无法进行磁场调制，且无法采用磁场调制增加转矩密度，通过内外定子缩小转矩脉动。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种应用于电网高效运行的分裂定子磁场调制电机，是为了解决传统电网中磁场调制电机转矩脉动过大的问题，在保证不损失转矩密度的同时，通过定子偏移可有效降低转矩脉动。
[0004]实现本专利技术目的的技术解决方案为：
[0005]一种应用于电网高效运行的分裂定子磁场调制电机，包含外定子、转子和内定子，外定子和转子间有外层气隙，转子和内定子间有内层气隙；外定子靠近外层气隙的一端开槽形成外定子槽和外定子齿，外定子槽，外定子齿靠近气隙侧齿宽较大，可有效减少漏磁。转子为单一的铁心结构，每个转子铁心呈倒梯形，靠近外层气隙侧长度较长；内定子在靠近内层气隙侧开槽形成虚齿和虚槽，虚槽内嵌入永磁体阵列；外定子和内定子并不是正对的，两者存在一定的角度偏差，以降低转矩脉动，外层气隙和内层气隙的厚度相同，分裂定子磁场调制电机的调制谐波在这两层气隙中工作，从而产生输出转矩。
[0006]进一步地，在外定子开槽形成的定子槽内安放电枢绕组，电枢绕组绕制在定子齿，由于定子分裂，外定子上只有电枢绕组，无需和永磁体争夺有限的定子空间，因此槽型可有更多选择，槽面积有提升空间，从而可改变电负荷提升转矩。
[0007]进一步地，表嵌在内定子上表面的每个永磁体阵列由厚度一致的三块永磁体构成，中间永磁体宽度的弧度角为θ1，中间永磁体两侧紧密贴合两块小永磁体，两侧永磁体宽度相同，其宽度弧度角为θ2，中间永磁体和两侧永磁体宽度的弧度之比θ1/θ2＝2～4，具体情况视具体电机而定。另外内定子上表面每个虚齿宽度的弧度角为θ3，每个内定子极距的弧度角为θ1+2θ2+θ3，虚齿宽度与内定子极距的弧度角之比θ3/(θ1+2θ2+θ3)＝0.3～0.6。
[0008]进一步地，外定子的D1轴相对于内定子的D3轴不是重合的，两者存在半个外定子极距及θ7的偏差。通过有效的定子偏移可降低转矩脉动。
[0009]进一步地，转子的转子齿靠近外层气隙侧的宽度的弧度角为θ4，转子极距的弧度角θ5，θ4/θ5＝0.3～0.8，靠近内层气隙侧的宽度的弧度角为θ6，其与转子极距的弧度角之比为θ6/θ5＝0.2～0.6。每个转子齿靠近外层气隙侧由导磁桥连接，导磁桥的厚度可取0.4mm～1mm，具体情况视具体电机而定；所有开断的转子铁心的大小和形状一致并通过导磁桥的连接构成一个整体并围绕电机圆心做旋转运动。
[0010]与现有技术相比，实现本专利技术目的的技术解决方案：
[0011](1)本专利技术通过有效的定子分裂，原受绕组限制的永磁体形状，大小，类型以及充磁方式可有更多的选择空间，永磁体可考虑用内嵌式，表嵌式以及表贴式，此外，表嵌式以及表贴式永磁体还可以考虑采用Halbach永磁体阵列，增强聚磁作用，提升转矩密度；
[0012](2)本专利技术电机结构有内定子和外定子两个定子，解耦了定子相对位置，可通过将两个定子错开一定角度，从而有效降低转矩脉动；
[0013](3)本专利技术对于多种电机类型普适，包括平板型直线电机，圆筒型直线电机以及盘式电机等。
附图说明
[0014]图1为本专利技术一种应用于电网高效运行的高转矩性能分裂定子磁场调制电机整体示意图。
[0015]图2为本专利技术一种应用于电网高效运行的高转矩性能分裂定子磁场调制电机的永磁体阵列的放大示意图。
[0016]图3为本专利技术一种应用于电网高效运行的高转矩性能分裂定子磁场调制电机的转子结构放大示意图。
[0017]图4为本专利技术一种应用于电网高效运行的高转矩性能分裂定子磁场调制电机的外定子与内定子错开角度示意图。
[0018]图5为定子型磁场调制电机和本专利技术一种应用于电网高效运行的高转矩性能分裂定子磁场调制电机反电势对比示意图。
[0019]图6为定子型磁场调制电机和本专利技术一种应用于电网高效运行的高转矩性能分裂定子磁场调制电机转矩对比示意图。
具体实施方式
[0020]参考图1，本专利技术实施对象在保证转矩密度不损失的同时，通过定子偏移可有效降低转矩脉动。本专利技术一种应用于电网高效运行的分裂定子磁场调制电机包含外定子1、转子2、内定子3、内层气隙和外层气隙共五个部分，外定子1和转子2之间具有外层气隙，转子2与内定子3之间具有内层气隙；两层气隙厚度相同，具体气隙厚度根据电机大小及相关要求确定，内定子3中心挖孔开槽15，用于安放转轴。
[0021]所述外定子1开槽形成齿槽结构，槽16用来放置绕组且绕组绕制在外定子齿17上。绕组类型可采用单层和双层绕组。绕组分布方式可为集中或分布方式。具体绕组层数及分布情况视具体的电机槽极配合而定。绕组以实心黑点表示电流流入，以线条交叉表示电流流出方向。由于外定子1仅装配绕组，无永磁体，无需和永磁体争夺有限的定子空间，因此槽型可有更多选择，槽面积有提升空间，从而可改变电负荷提升转矩。
[0022]所述外定子与内定子保持相对静止。外定子与内定子间有外层气隙、做旋转运动的转子与内层气隙。
[0023]所述内定子3开槽构成虚槽，虚槽内嵌入永磁体阵列200，虚槽数与永磁体阵列200的数量相同且均匀分布在内定子靠近外层气隙侧。每个永磁体长度、宽度和厚度均应保持一致。
[0024]本专利技术所述永磁体阵列200的放大示意图见图2。永磁体阵列200由一块径向向下充磁的永磁体22和两块切向充磁且方向相反的永磁体21、永磁体23构成。永磁体的具体充磁方向见图上的箭头。在实际运用中，永磁体21和永磁体23的充磁方向可调整充磁角度，只需保证对称充磁，严格地相反方向的切向充磁是不必要的。中间永磁体宽度的弧度角为θ1，中间永磁体两侧紧密贴合两块小永磁体，两侧永磁体宽度相同，其宽度弧度角为θ2，θ1/θ2＝2～4，具体比例情况视具体电机而定。另外内定子上表面每个虚齿的弧度角为θ3，每个内定子极距的弧度角为θ1+2θ2+θ3，其弧度角之比θ3/(θ1+2θ2+θ3＝0.3～0.6。
[0025]对于永磁体阵列200，径向充磁永磁体22的体积大于紧贴其两侧的切向充磁永磁体21、永磁体23的体积；两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于电网高效运行的分裂定子磁场调制电机，包括外定子(1)、转子(2)和内定子(3)，外定子(1)和转子(2)之间具有外层气隙，转子(2)和内定子(3)之间具有内层气隙；其特征在于：外定子(1)靠近外层气隙的一端开槽形成外定子槽(16)和外定子齿(17)，在内定子(3)上的上表面开槽形成虚槽和虚齿，虚槽内嵌入永磁体阵列(200)，虚槽数和虚齿数相同，内定子(3)中心安放转轴，所述外定子(1)和内定子(3)并不是正对的，两者存在角度偏差，外层气隙和内层气隙的厚度相同，分裂定子磁场调制电机的调制谐波在这两层气隙中工作，产生输出转矩。2.根据权利要求1所述的分裂定子磁场调制电机，其特征在于，所述转矩满足：I
m
、k
w
、R、N
w
、l
stk
分别为电枢电流、绕组因数、电机外径、绕组匝数以及轴向长度；P
PM
、P
w
和n
r
为永磁体极对数、绕组极对数和转子齿数，B
w
、B
PM
和B
nr+PM
为磁场调制电机固有的调制谐波。3.根据权利要求2所述的分裂定子磁场调制电机，其特征在于：所述定子槽(16)内安放电枢绕组，电枢绕组绕制在定子齿(17)；所述电枢绕组采用单层或双层绕组，所述电枢绕组分布方式为集中或分布方式。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王诗源，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司连云港供电分公司，
类型：发明
国别省市：