一種磁懸浮開關(guān)磁阻全周期電的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種磁懸浮開關(guān)磁阻全周期電機(jī)，電機(jī)由一個(gè)定子鐵芯，一個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯，12個(gè)等距等極弧寬定子極，8個(gè)等距等極弧寬轉(zhuǎn)子極，3相轉(zhuǎn)矩懸浮繞組和3相發(fā)電繞組組成。3相轉(zhuǎn)矩懸浮繞組分別疊繞在12個(gè)轉(zhuǎn)子極上，共有12套轉(zhuǎn)矩懸浮繞組，每套轉(zhuǎn)矩懸浮繞組獨(dú)立控制，相差90°的4套轉(zhuǎn)矩懸浮繞組構(gòu)成一相。發(fā)電繞組也有12套，分為3相，每相發(fā)電繞組串聯(lián)疊繞在相差90°的4個(gè)定子極上。本實(shí)用新型采用的繞組結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，易于控制。轉(zhuǎn)矩懸浮繞組的電流不僅可以提供懸浮力，轉(zhuǎn)矩，也可以充當(dāng)發(fā)電繞組的勵(lì)磁電流，同時(shí)實(shí)現(xiàn)磁懸浮開關(guān)磁電機(jī)的電動(dòng)和發(fā)電兩種模式，且發(fā)電模式在懸浮轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁期間和續(xù)流期間均有效。
【專利說明】一種磁懸浮開關(guān)磁阻全周期電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)電領(lǐng)域，涉及一種磁懸浮開關(guān)磁阻全周期電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，I)磁懸浮開關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)具備發(fā)電和自懸浮功能，其發(fā)電電壓經(jīng)整流、濾波和穩(wěn)壓后，可在電網(wǎng)電壓波動(dòng)或者負(fù)載變化時(shí)輸出基本不受影響的直流電壓，特別適合運(yùn)用于光伏發(fā)電等可再生能源并網(wǎng)運(yùn)行的動(dòng)量補(bǔ)償、峰值調(diào)節(jié)和負(fù)載平衡，具有廣闊的工程應(yīng)用前景。2)到目前為止，對(duì)磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)的研究主要是以傳統(tǒng)的12/8極雙繞組磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)為對(duì)象，針對(duì)其電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)開展的。例如，日本學(xué)者A.Chiba和M.Takemoto對(duì)雙繞組磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)做了詳細(xì)的分析和研究。發(fā)電運(yùn)行的研究處于前期探索階段。3)傳統(tǒng)的磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)懸浮繞組和轉(zhuǎn)矩繞組是分開疊繞在定子極，在此基礎(chǔ)上再加一套發(fā)電繞組，很大程度上增了電機(jī)的復(fù)雜性與成本。且傳統(tǒng)磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)的發(fā)電運(yùn)行方式為周期性分時(shí)發(fā)電模式，主繞組在正轉(zhuǎn)矩區(qū)間內(nèi)勵(lì)磁，僅在負(fù)轉(zhuǎn)矩區(qū)間內(nèi)向外輸出電能，發(fā)電功率密度較低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型在單繞組磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)的基礎(chǔ)上提出一種全周期電機(jī)。該電機(jī)可以同時(shí)進(jìn)行電動(dòng)和發(fā)電兩種狀態(tài)，且在懸浮轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁期間和續(xù)流期間均可發(fā)電，即為全周期電機(jī)。本實(shí)用新型提高了電機(jī)的工作效率和功率密度。
[0004]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種磁懸浮開關(guān)磁阻全周期電機(jī)，由定子鐵芯，定子極，轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子極，轉(zhuǎn)矩懸浮繞組和發(fā)電繞組組成；所述轉(zhuǎn)子極上無繞組，所述定子鐵芯的內(nèi)壁圓周方向分別設(shè)置12個(gè)等距等極弧寬的定子極，每個(gè)定子極之間相隔30°，每個(gè)定子極弧寬16° ;所述轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)壁圓周方向分別設(shè)置8個(gè)等距等極弧的轉(zhuǎn)子極，每個(gè)轉(zhuǎn)子極之間相隔45°，每個(gè)轉(zhuǎn)子極弧寬15° ;每個(gè)定子極上都有一套轉(zhuǎn)矩懸浮繞組和一套發(fā)電繞組。
[0005]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述轉(zhuǎn)矩懸浮繞組共有12套，每套獨(dú)立控制，分別疊繞在12個(gè)定子極上，相差90°的4套轉(zhuǎn)矩懸浮繞組構(gòu)成一相，共有三相；繞組Nal，Na2，Na3J Na4構(gòu)成A相轉(zhuǎn)矩懸浮繞組，繞組Nbl，Nb2J Nb3J Nb4構(gòu)成B相轉(zhuǎn)矩懸浮繞組，繞組Ncil，Nc27Nc3, Nc4構(gòu)成C相轉(zhuǎn)矩懸浮繞組。
[0006]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述發(fā)電繞組共有12套，每套獨(dú)立控制，分為3相，相差90°的4套發(fā)電繞組串聯(lián)等間隔疊繞在相差90°的4個(gè)定子極上構(gòu)成一相，繞組Gal, Ga2, Ga3, ga4串聯(lián)構(gòu)成A相發(fā)電繞組，繞組Gbl，Gb2, Gb3, Gb4串聯(lián)構(gòu)成B相發(fā)電繞組，繞組Gcl, Gc2, Gc3, Gc4串聯(lián)構(gòu)成C相發(fā)電繞組。
[0007]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述繞組Gal和繞組Nal在同一定子極上，繞組Ga2和繞組Na2在同一定子極上，繞組Ga3和繞組Na3在同一定子極上，繞組Ga4和繞組Na4在同一定子極上；所述繞組Gbl和繞組Nbl在同一定子極上，繞組Gb2和繞組Nb2在同一定子極上，繞組Gb3和繞組Nb3在同一定子極上，繞組Gb4和繞組Nb4在同一定子極上；所述繞組Gca和繞組Ncl在同一定子極上，繞組Ge2和繞組Ν?在同一定子極上，繞組Ge3和繞組Ne3在同一定子極上，繞組Ge4和繞組Ne4在同一定子極上。
[0008]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，在電機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中，部分定子極和部分轉(zhuǎn)子極對(duì)齊時(shí)，對(duì)齊的定子極和轉(zhuǎn)子極之間的氣隙寬度為0.25mm。
[0009]本實(shí)用新型有益效果:
[0010]1.將傳統(tǒng)的磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)中的轉(zhuǎn)矩和懸浮兩套繞組合并為一套轉(zhuǎn)矩懸浮繞組。通過控制定子極上的轉(zhuǎn)矩懸浮繞組電流，可以使該電機(jī)在轉(zhuǎn)子懸浮的狀態(tài)下，穩(wěn)定運(yùn)行。繞組結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，降低成本。
[0011]2.在每個(gè)定子極上疊繞發(fā)電繞組，該發(fā)電繞組在轉(zhuǎn)矩懸浮繞組勵(lì)磁期間，可以產(chǎn)生相應(yīng)的發(fā)電電流，在轉(zhuǎn)矩懸浮繞組續(xù)流期間，可以產(chǎn)生相應(yīng)的發(fā)電電流。即在轉(zhuǎn)矩懸浮繞組勵(lì)磁，續(xù)流期間，均可發(fā)電，達(dá)到全周期發(fā)電效果，大大提高了電機(jī)的效率和功率密度。
[0012]3.該電機(jī)是一種基于單繞組磁懸浮原理開關(guān)磁阻全周期電機(jī)。在工作期間既可作為電動(dòng)機(jī)使用，也可作為發(fā)電機(jī)使用，是電動(dòng)/發(fā)電一體化的磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明:
[0014]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型的A相轉(zhuǎn)矩懸浮繞組通電時(shí)，發(fā)電繞組的發(fā)電示意圖；
[0016]圖3是本實(shí)用新型所述電機(jī)轉(zhuǎn)子在不同位置時(shí)，轉(zhuǎn)矩懸浮繞組的電感、磁鏈，發(fā)電繞組的電流示意圖；
[0017]圖中:1、定子鐵芯，2、定子極，3、轉(zhuǎn)子鐵芯，4、轉(zhuǎn)子極，5、轉(zhuǎn)矩懸浮繞組，6、發(fā)電繞組，7、轉(zhuǎn)矩懸浮繞組電感，8、轉(zhuǎn)矩懸浮繞組磁鏈，9、轉(zhuǎn)矩懸浮繞組在導(dǎo)通區(qū)間電流大小，10、發(fā)電繞組在轉(zhuǎn)矩懸浮繞組有勵(lì)磁電流時(shí)感應(yīng)的電流，11、發(fā)電繞組在轉(zhuǎn)矩懸浮繞組在續(xù)流期間感應(yīng)的電流。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本實(shí)用新型所述的是一種基于單繞組磁懸浮原理開關(guān)磁阻全周期電機(jī)，如圖1所示，電機(jī)采用定子12極，轉(zhuǎn)子8極的雙凸極結(jié)構(gòu)，由定子鐵芯1，定子極2，轉(zhuǎn)子鐵芯3，轉(zhuǎn)子極4，轉(zhuǎn)矩懸浮繞組5和發(fā)電繞組6組成。定子鐵芯I內(nèi)壁圓周方向，分別設(shè)置等距等極弧寬的定子極2，每個(gè)定子極之間相隔30°，每個(gè)定子極弧寬16°，定子極2數(shù)量為12。轉(zhuǎn)子鐵芯3內(nèi)壁圓周方向，分別設(shè)置等距等極弧的轉(zhuǎn)子極4，每個(gè)轉(zhuǎn)子極之間相隔45°，每個(gè)轉(zhuǎn)子極弧寬15°，轉(zhuǎn)子極數(shù)量為8。每個(gè)定子極上都有一套轉(zhuǎn)矩懸浮繞組5，依次為:Nal，Nbl，Ncl，Na2, Nb2, Nc2, Na3, Nb3, Nc3, Na4, Nb4, Nc40 其中繞組 Nal, Na2, Na3, Na4 構(gòu)成 A 相轉(zhuǎn)矩懸浮繞組，繞組Nbl，Nb2，Nb3, Nb4構(gòu)成B相轉(zhuǎn)矩懸浮繞組，繞組Nca, Ν?，Ne3，Ne4構(gòu)成C相轉(zhuǎn)矩懸浮繞組，共有3相。每個(gè)定子極上都有一套發(fā)電繞組，依次為:Gal，Gbl, Gcl, Ga2, Gb2, Gc2, Ga3, Gb3, Gc3, Ga4,Gb4，Gc40其中Gal，Ga2, Ga3, Ga4串聯(lián)構(gòu)成A相發(fā)電繞組，繞組Gbl，Gb2, Gb3, Gb4串聯(lián)構(gòu)成B相發(fā)電繞組，繞組Gca, Gc2, Gc3, Gc4串聯(lián)構(gòu)成C相發(fā)電繞組。
[0019]如圖2所示，以A相為例，分別在轉(zhuǎn)矩懸浮繞組Nal，Na2，Na3，Na4中分別施加電流ial，ia2， ia3，ia4，其中 Il — ^mal + I sal，ia2 ima2 + isa2，a3 ima3+isa3，a4 ima4+isa4。^al 的分量imal
為本實(shí)用新型電機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流，根據(jù)磁阻最小原理，可以帶動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。ial的分量isal為本實(shí)用新型電機(jī)維持轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮的懸浮電流，通過調(diào)節(jié)isal，isa2，isa3，isa4的大小，可以達(dá)到磁懸浮效果。
[0020]如圖3所示，圖中8為電機(jī)內(nèi)部磁鏈變化示意圖，9為A相轉(zhuǎn)矩懸浮繞組的電流，Θ on為轉(zhuǎn)矩懸浮繞組電流導(dǎo)通時(shí)刻，Θ off為轉(zhuǎn)矩懸浮繞組電流關(guān)斷時(shí)刻，10和11為發(fā)電繞組電磁感應(yīng)生成的電流。在轉(zhuǎn)矩懸浮繞組Nal，Na2, Na3, Na4通電期間，發(fā)電繞組向負(fù)載供電，當(dāng)轉(zhuǎn)矩懸浮繞組Nal，Na2, Na3, Na4在關(guān)斷后至下次開通期間，即續(xù)流期間，發(fā)電繞組也可向負(fù)載供電，實(shí)現(xiàn)全周期發(fā)電效果，提高了電機(jī)的效率和功率密度。
[0021]本所述實(shí)施例為本實(shí)用新型的優(yōu)選的實(shí)施方式，但實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于 本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種磁懸浮開關(guān)磁阻全周期電機(jī)，其特征在于:由定子鐵芯(1)，定子極(2)，轉(zhuǎn)子鐵芯(3)，轉(zhuǎn)子極(4)，轉(zhuǎn)矩懸浮繞組(5)和發(fā)電繞組(6)組成；所述轉(zhuǎn)子極上無繞組，所述定子鐵芯(I)的內(nèi)壁圓周方向分別設(shè)置12個(gè)等距等極弧寬的定子極(2)，每個(gè)定子極之間相隔30°，每個(gè)定子極弧寬16° ;所述轉(zhuǎn)子鐵芯(3)的內(nèi)壁圓周方向分別設(shè)置8個(gè)等距等極弧的轉(zhuǎn)子極(4)，每個(gè)轉(zhuǎn)子極之間相隔45°，每個(gè)轉(zhuǎn)子極弧寬15° ;每個(gè)定子極(2)上都有一套轉(zhuǎn)矩懸浮繞組(5)和一套發(fā)電繞組(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁懸浮開關(guān)磁阻全周期電機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)矩懸浮繞組(5)共有12套，每套獨(dú)立控制，分別疊繞在12個(gè)定子極(2)上，相差90°的4套轉(zhuǎn)矩懸浮繞組(5)構(gòu)成一相，共有三相；繞組Nal，Na2, Na3, Na4構(gòu)成A相轉(zhuǎn)矩懸浮繞組(5)，繞組Nbl，Nb2, Nb3, Nb4構(gòu)成B相轉(zhuǎn)矩懸浮繞組(5)，繞組Nca, Nc2, Nc3, Nc4構(gòu)成C相轉(zhuǎn)矩懸浮繞組(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁懸浮開關(guān)磁阻全周期電機(jī)，其特征在于:所述發(fā)電繞組(6)共有12套，每套獨(dú)立控制，分為3相，相差90°的4套發(fā)電繞組(6)串聯(lián)等間隔疊繞在相差90°的4個(gè)定子極(2)上構(gòu)成一相，繞組Gal，Ga2，Ga3，Ga4串聯(lián)構(gòu)成A相發(fā)電繞組(6)，繞組Gbl，Gb2,Gb3, Gb4串聯(lián)構(gòu)成B相發(fā)電繞組(6)，繞組Gel，Gc2, Gc3, Gc4串聯(lián)構(gòu)成C相發(fā)電繞組⑶。
4.根據(jù) 權(quán)利要求2或3所述的一種磁懸浮開關(guān)磁阻全周期電機(jī)，其特征在于:所述繞組Gal和繞組Nal在同一定子極上，繞組Ga2和繞組Na2在同一定子極上，繞組Ga3和繞組Na3在同一定子極上，繞組Ga4和繞組Na4在同一定子極上；所述繞組Gbl和繞組Nbl在同一定子極上，繞組Gb2和繞組Nb2在同一定子極上，繞組Gb3和繞組Nb3在同一定子極上，繞組Gb4和繞組Nb4在同一定子極上；所述繞組Gca和繞組Ncl在同一定子極上，繞組Ge2和繞組Ne2在同一定子極上，繞組Ge3和繞組Ne3在同一定子極上，繞組Ge4和繞組Ne4在同一定子極上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁懸浮開關(guān)磁阻全周期電機(jī)，其特征在于:在電機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中，部分定子極(2)和部分轉(zhuǎn)子極(4)對(duì)齊時(shí)，對(duì)齊的定子極(2)和轉(zhuǎn)子極(4)之間的氣隙寬度為0.25mm。
【文檔編號(hào)】H02N15/00GK203747697SQ201320841632
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】袁野, 孫玉坤, 劉良田 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)