一種集中繞組交流無(wú)刷電勵(lì)磁起動(dòng)發(fā)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電勵(lì)磁起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，更具體地，設(shè)及一種集中繞組交流無(wú)刷電勵(lì) 磁起動(dòng)發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 起動(dòng)/發(fā)電機(jī)是利用電機(jī)的可逆原理，讓機(jī)載的發(fā)電機(jī)兼做發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)機(jī)。由于 起動(dòng)發(fā)電機(jī)緊靠發(fā)動(dòng)機(jī)，因此工作溫度很高，不能滿足在負(fù)載增多情況下電機(jī)運(yùn)行的可靠 性及穩(wěn)定性。在一些特定的應(yīng)用場(chǎng)合下，例如航空起動(dòng)發(fā)電對(duì)起動(dòng)發(fā)電機(jī)提出了如下的要 求：1.無(wú)永磁體，由于永磁體磁特性極易受溫度影響，此外故障情況下難W滅磁，因此永磁 電機(jī)基本不被采用；2.無(wú)刷化，由于在發(fā)電工況時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速很高，電刷和滑環(huán)的存在，將降 低系統(tǒng)的可靠性，此外轉(zhuǎn)速增高也極易帶來(lái)磨損需要定期更換，因此傳統(tǒng)的有刷直流電機(jī) 和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁同步電機(jī)的應(yīng)用受到限制;3.轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)要求簡(jiǎn)單，由于在發(fā)電運(yùn)行時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速 非常高，因此要求轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)化，此外轉(zhuǎn)速的提高也有助于減小電機(jī)的體積，提高功 率密度。
[0003] 目前，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)針對(duì)上述的問(wèn)題進(jìn)行了研究，其中公開(kāi)號(hào)為CN 101192785A 的專利文獻(xiàn)中公開(kāi)了一種增磁發(fā)電電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)，其除了機(jī)殼、端蓋、轉(zhuǎn)軸等電機(jī)常規(guī) 的支撐結(jié)構(gòu)外，包含=個(gè)部分：1.娃鋼片疊壓而成的轉(zhuǎn)子鐵屯、，包含有巧巾不同槽型的定子 槽，分別放置勵(lì)磁繞組和電樞繞組;2.定子繞組:包括跨距為1/4定子圓周的勵(lì)磁繞組和單 齒繞電樞繞組，從電機(jī)結(jié)構(gòu)來(lái)看，該電機(jī)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)雙凸極的定子鐵屯、沖片與傳統(tǒng)異步電 機(jī)、傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的沖片完全不同，具有巧巾不同的槽型，在大槽中需要放置勵(lì)磁繞組 和電樞繞組，而在小槽中放置電樞繞組，勵(lì)磁繞組跨距較長(zhǎng)，銅材料的消耗W及端部所占空 間都比較大。此外，由于勵(lì)磁繞組和電樞繞組跨距不同，造成下線工藝復(fù)雜。另外，由于勵(lì)磁 繞組產(chǎn)生的磁通比較集中，因此所需定子輛部較厚，并且在實(shí)際的工作過(guò)程中磁鏈波形接 近=角波，而反電勢(shì)波形基本為梯形波。
[0004] 另外，期刊文獻(xiàn)(一種雙定子型磁懸浮開(kāi)關(guān)磁阻起動(dòng)/發(fā)電機(jī)的運(yùn)行原理與實(shí)現(xiàn)中 國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)文章編號(hào):0258-8013(2014)36-6458-09)公開(kāi)了 一種雙定子型磁懸浮開(kāi)關(guān) 磁阻起動(dòng)/發(fā)電機(jī)，其中該電機(jī)由內(nèi)到外依次包含凸極型的內(nèi)定子、轉(zhuǎn)子和外定子，且=者 同屯、嵌套。外定子上等間隔地設(shè)置主繞組極，每個(gè)主繞組極上設(shè)有實(shí)現(xiàn)起動(dòng)及發(fā)電功能的 主繞組;轉(zhuǎn)子上等間隔地設(shè)置轉(zhuǎn)子凸極；內(nèi)定子上等間隔地設(shè)置懸浮極，每個(gè)懸浮極上設(shè)有 實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子懸浮功能的懸浮力繞組，W外定子上的A相主繞組為例，當(dāng)通W轉(zhuǎn)矩電流將會(huì)產(chǎn)生 四極對(duì)稱主磁通，類似于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，依據(jù)磁阻最小原理，轉(zhuǎn)子將在主繞組磁場(chǎng)的作用下 向與定子極對(duì)齊的方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)控制A、B、C =相繞組依次輪流導(dǎo)通時(shí)，轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蛐?轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)在外力的驅(qū)動(dòng)下，W逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極軸線運(yùn)動(dòng)到與定子C相繞組重 合時(shí)，給定子A相主繞組通電，即通過(guò)直流電源進(jìn)行勵(lì)磁。轉(zhuǎn)子極將有向定子A相運(yùn)動(dòng)的趨 勢(shì)，并受到與外力驅(qū)動(dòng)力矩相反方向（順時(shí)針?lè)较颍┑牧刈饔?，同時(shí)轉(zhuǎn)子上的機(jī)械能將轉(zhuǎn) 化成磁能儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中。當(dāng)開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)時(shí)，A相電流通過(guò)二極管續(xù)流，繞組內(nèi)的電流方向不 改變，儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中的磁能將釋放出來(lái)，并轉(zhuǎn)化為電能回饋至電源，從而W磁場(chǎng)為媒介，完 成了機(jī)械能和電能之間的機(jī)電能量轉(zhuǎn)化過(guò)程。如此連續(xù)地按A-B-C-A的順序給主繞組勵(lì)磁， 作用在轉(zhuǎn)子上的機(jī)械能將持續(xù)轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)發(fā)電運(yùn)行。
[0005] 在上述發(fā)電機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，雖然分別控制主繞組和懸浮力繞組，但是徑向兩個(gè) 自由度之間仍有影響，運(yùn)種干擾將影響徑向懸浮性能，在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生較大的噪聲， 使得轉(zhuǎn)軸與輔助軸承的摩擦增大，增大損耗并縮短電機(jī)使用壽命，雖然可W通過(guò)施加與該 干擾力大小相等而方向相反的補(bǔ)償力來(lái)解決運(yùn)一問(wèn)題，但又使控制更加復(fù)雜，增加了制造 的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的W上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種集中繞組交流無(wú)刷勵(lì)磁 起動(dòng)發(fā)電機(jī)，其目的在于通過(guò)改進(jìn)定子勵(lì)磁繞組，優(yōu)化定子沖片槽型，來(lái)減輕銅、鐵等金屬 的重量，降低增加電機(jī)功率密度。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種集中繞組交流無(wú)刷電勵(lì)磁 起動(dòng)發(fā)電機(jī)，其特征在于，該發(fā)電機(jī)沿徑向方向由內(nèi)至外依次包括轉(zhuǎn)子鐵屯、、定子鐵屯、、定 子單齒繞集中勵(lì)磁繞組W及定子單齒繞集中電樞繞組，其中所述單齒繞集中勵(lì)磁繞組及所 述定子單齒繞集中電樞繞組均勻分布于每個(gè)定子槽中，且所述單齒繞集中勵(lì)磁繞組與所 述定子單齒繞集中電樞繞組需用絕緣材料隔開(kāi)。
[000引進(jìn)一步地，該發(fā)電機(jī)沿徑向方向由內(nèi)至外依次包括內(nèi)定子鐵屯、、單齒繞集中勵(lì)磁 繞組、定子單齒繞集中電樞繞組W及外轉(zhuǎn)子鐵屯、，其中所述單齒繞集中勵(lì)磁繞組及所述定 子單齒繞集中電樞繞組均勻分布于每個(gè)定子槽中。
[0009] 進(jìn)一步地，所述定轉(zhuǎn)子沖片選用0.1--0.2mm的娃鋼片。
[0010] 進(jìn)一步地，所述單齒繞集中勵(lì)磁繞組通過(guò)可控直流電源控制，所述單齒繞集中電 樞繞組起動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)=相逆變器控制，在發(fā)電運(yùn)行時(shí)，所述=相逆變器控制切換到整流 電路。
[0011] 進(jìn)一步地，上述所述定子槽數(shù)Zi，所述轉(zhuǎn)子槽數(shù)Z2，定子繞組極對(duì)數(shù)Pi之間滿足如 下關(guān)系：
，其中，i = l，3，Zi為6的倍數(shù)。
[0012] 進(jìn)一步地，所述定子槽數(shù)Zi,所述轉(zhuǎn)子槽數(shù)Z2,定子繞組極對(duì)數(shù)Pi的組合為12/10/ 8。
[0013] 總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的W上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下的有益 效果：
[0014] (1)按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的電機(jī)繞組端部短，銅材料使用少，與現(xiàn)有方案相比，能節(jié)約 材料，降低成本;有效體積較大，有助于增加轉(zhuǎn)矩密度；
[001引（2)定子沖片上的槽型完全相同，且都為單齒繞集中繞組，簡(jiǎn)化了下線工藝；
[0016] (3)按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的電機(jī)拓?fù)洳捎脽o(wú)刷結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上無(wú)任何繞組，可靠性高，適 合高速運(yùn)行；
[0017] (4)按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的電機(jī)電樞繞組反電勢(shì)比較正弦，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，運(yùn)行平穩(wěn)；電 機(jī)潛在的振動(dòng)和噪聲會(huì)比已有的雙凸極結(jié)構(gòu)要小。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的起動(dòng)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2是按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的起動(dòng)發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路示意圖；
[0020] 圖3是按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的另外一實(shí)施例的起動(dòng)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：
[0022] 1-定子鐵屯、，2-轉(zhuǎn)子鐵屯、，3-勵(lì)磁繞組，4-電樞繞組5-外轉(zhuǎn)子鐵屯、6-內(nèi)定子鐵屯、
【具體實(shí)施方式】