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申请/专利权人：上海电力大学

摘要：本发明涉及一种五相5N4N极电枢隔离式容错电励磁双凸极电机，定子中具有绕组定子极和无绕组定子极，每个绕组定子极上集中绕有电枢绕组和励磁绕组，相邻绕组定子极之间间隔一个无绕组定子极，使相邻绕组定子极相间互感减小，物理隔离，避免匝间短路，增加电机的容错性。所述绕组定子极和无绕组定子极呈均匀分布。本发明中的电枢绕组和励磁绕组绕制在同一个定子极上，相邻定子极上无绕组，因为间隔一个定子极无绕组，减小相间互感，损耗降低，增加电机的容错性。励磁绕组相对于每一相电枢绕组位置相同，故每一相电枢绕组出力相同，产生对称的相磁路，电磁力平衡。并且保持了传统电励磁双凸极电机，调磁方便，结构简单，易于散热，可靠高的优点。

主权项：1.一种五相5N4N极电枢隔离式容错电励磁双凸极电机，包括定子、转子，其特征在于：所述定子、转子均为双凸极结构，所述定子中具有绕组定子极和无绕组定子极，每个绕组定子极上集中绕有电枢绕组和励磁绕组，相邻绕组定子极之间间隔一个无绕组定子极，使相邻绕组定子极相间互感减小，物理隔离，避免匝间短路，增加电机的容错性；所述电枢绕组的一端引出接在一起，另一端接在全桥电路两个二极管之间；所述绕组定子极和无绕组定子极呈均匀分布。

全文数据：五相5N4N极电枢隔离式容错电励磁双凸极电机技术领域本发明涉及一种双凸极电机，尤其是一种电励磁双凸极电机。背景技术上世纪90以来，高性能永磁材料和电力电子技术的迅猛发展，双凸极电机取得了快速发展，电励磁双凸极电机在永磁双凸极电机的基础上发展而来，用励磁绕组取代了定子磁钢，电励磁相对于永磁，在弱磁控制和发电过程中的调压控制更容易实现，在航空航天，风力发电，新能源汽车方面有广泛的应用前景。双凸极电机是变磁阻电机的一种类型。变磁阻电机有两种：单边凸极和双边凸极。双边凸极变磁阻电机，由于磁阻的最大值和最小值比值较大，有更高的发电功率，得到广大学者的关注。双凸极电机按相数来分，有单相，二相或四相，三相，五相和多相双凸极电机。电励磁双凸极电极特点：采用直流励磁，励磁调节简单方便，相较于永磁双凸极电机，用直流电取代永磁体，降低电机的制造成本，因为没有永磁体的存在，故电机不存在退磁的问题。双凸极电机转子极上无绕组，电枢绕组和励磁绕组全部集中在定子极上，转子是由硅钢片叠压而成，没有线圈和磁钢，结构简单，牢固。适合于大功率高速运转场合。电励磁双凸极电机，改变直流励磁电源，即可改变输出电压，调压方便可靠，外电路结构简单。传统双凸极电励磁电机的励磁一般采用的是分布励磁，励磁绕组绕制在多个双凸极电机的定子极上，存在相磁路不对称的问题，会导致电机电枢绕组损耗和整流桥损耗分布不均的问题。发明内容本发明在传统的电励磁双凸极电机的基础上，结合双凸极电机的本体特性，提出了一种五相5N4N极电枢隔离式容错电励磁双凸极电机，将电枢绕组和励磁绕组绕制在同一个定子极上，相邻定子极上无绕组，因为间隔一个无绕组的定子极，相间互感减小，相与相之间存在物理隔离，避免了匝间短路，增加电机的容错性。励磁绕组均匀分布在定子极上，产生对称的相磁路，电磁力平衡。并且保持了传统电励磁双凸极电机，调磁方便，结构简单，易于散热，可靠高的优点。为更好的利用双凸极电机电动和发电运行特性奠定了基础。本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：一种五相5N4N极电枢隔离式容错电励磁双凸极电机，包括定子、转子，所述定子、转子均为双凸极结构，所述定子中具有绕组定子极和无绕组定子极，每个绕组定子极上集中绕有电枢绕组和励磁绕组，相邻绕组定子极之间间隔一个无绕组定子极，使相邻绕组定子极相间互感减小，物理隔离，避免匝间短路，增加电机的容错性。进一步，所述绕组定子极和无绕组定子极呈均匀分布。进一步，所述电枢绕组的一端引出接在一起，另一端接在全桥电路两个二极管之间。本发明的新型五相5N4NN是正整数结构电励磁同步电机采取以上技术方案，具有以下有益效果：1避免匝间短路，容错性大大增加；2绕组绕制简单，易于散热，不易损坏；3相磁路对称，电励磁平衡；4增加绕组线径，降低铜损。附图说明图1是108结构电励磁同步电机二维结构图；图2是108结构电励磁同步电机整流电路图；图3是五相绕组磁链仿真图；图4五相绕组反电动势仿真图；图5是整流输出电压仿真图；图1中的主要符号名称：Z为整流电路所接的负载；LA1、LB1、LC1、LD1、LE1分别为108结构电励磁同步电机的A相、B相、C相、D相、E相绕组电感；D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10为整流电路二极管；EA1、EB1、EC1、ED1、EE1分别为108结构电励磁同步电机的A相、B相、C相、D相、E相反电势；A、B、C、D、E分别为108电励磁同步电机的A相、B相、C相、D相、E相电枢绕组；F为电励磁同步电机的励磁绕组。具体实施方式本发明公布了一种新型五相5N4NN是正整数结构容错电励磁双凸极电机，该电机的定子极上绕有一套电枢绕组和一套励磁绕组。电枢绕组的一端引出接在一起，另一端接在全桥电路两个二极管之间，A相绕组接在二极管D1正端和二极管D10负端之间，B相绕组接在二极管D2正端和二极管D9负端之间，C相绕组接在二极管D3正端和二极管D8负端之间，D相绕组接在二极管D4正端和二极管D7负端之间，E相绕组接在二极管D5正端和二极管D6负端之间。电枢绕组和励磁绕组均匀的分布在定子极上，不同绕组相之间，间隔一个无绕组的定子极，相较于传统的每一相都存在绕组的双凸极电机，电枢绕组和电枢绕组之间的互感减小。同理励磁绕组之间的互感同样减小，相与相之间存在物理隔离，避免了相与相之间的匝间短路，增加电机的容错性。由于电枢绕组和励磁绕组均匀的分布在定子极上，每一相电枢绕组相对励磁绕组位置相同，导致每一相出力均匀，产生对称的相磁路，电磁力平衡。并且保持了传统分布励磁双凸极电机调节磁场方便，成本低廉，转子结构简单可靠的优点。本发明中的电机电磁力平衡，磁路对称，互感减小，容错增加，相电流对称。本发明适用于各种5N4NN是正整数结构的容错电励磁双凸极电机，下面将结合附图以五相108结构的电励磁双凸极电机为例对发明技术方案进行详细说明：如图1所示，本发明的五相108结构的电励磁双凸极电机，定子1、转子2均为双凸极结构，励磁绕组4中通入励磁电流，在电机内部产生主磁场。电枢绕组3和励磁绕组4，绕制在同一定子极上，每相电枢绕组3和励磁绕组4之间，间隔一个无绕组的定子极。电枢绕组3的一端引出接在一起，另一端接在全桥电路两个二极管之间，A相绕组接在二极管D1正端和二极管D10负端之间，B相绕组接在二极管D2正端和二极管D9负端之间，C相绕组接在二极管D3正端和二极管D8负端之间，D相绕组接在二极管D4正端和二极管D7负端之间，E相绕组接在二极管D5正端和二极管D6负端之间。新型双凸极电机有五相电枢绕组存在，分别是A、B、C、D、E。这五相的负极分别是X、Y、Z、W、M，五相电枢绕组的绕线方式如图1所示。电枢绕组和励磁绕组共同构成新型双凸极电机发电系统。与108结构容错电励磁双凸极电机相对应的发电系统的整流电路如图2所示，本文以全桥不控整流电路为例进行说明，电枢绕组的一端引出接在一起，另一端接在全桥电路两个二极管之间，A相绕组接在二极管D1正端和二极管D10负端之间，B相绕组接在二极管D2正端和二极管D9负端之间，C相绕组接在二极管D3正端和二极管D8负端之间，D相绕组接在二极管D4正端和二极管D7负端之间，E相绕组接在二极管D5正端和二极管D6负端之间。电机的初始位置如图1所示，A、B、C、D、E五相磁链如图3所示A、B、C、D、E五相反电势如图4所示，根据绕组与二极管的连接方式可知，A、B、C、D、E五相绕组在转子极滑入和转子极滑出都向负载供电，滑入时电枢反应为去磁，滑出时电枢反应为去磁。图5是未滤波的整流输出电压波形。由于本发明中的电枢绕组和励磁绕组绕制在同一个定子极上，相邻定子极上无绕组，因为间隔一个定子极无绕组，减小相间互感，损耗降低，增加电机的容错性。励磁绕组相对于每一相电枢绕组位置相同，故每一相电枢绕组出力相同，产生对称的相磁路，电磁力平衡。并且保持了传统电励磁双凸极电机，调磁方便，结构简单，易于散热，可靠高的优点。这种绕组结构和整流方式实现方便，结构简单，具有良好的应用前景。

权利要求：1.一种五相5N4N极电枢隔离式容错电励磁双凸极电机，包括定子、转子，其特征在于：所述定子、转子均为双凸极结构，所述定子中具有绕组定子极和无绕组定子极，每个绕组定子极上集中绕有电枢绕组和励磁绕组，相邻绕组定子极之间间隔一个无绕组定子极，使相邻绕组定子极相间互感减小，物理隔离，避免匝间短路，增加电机的容错性。2.根据权利要求1所述的五相5N4N极电枢隔离式容错电励磁双凸极电机，其特征在于：所述绕组定子极和无绕组定子极呈均匀分布。3.根据权利要求1所述的五相5N4N极电枢隔离式容错电励磁双凸极电机，其特征在于：所述电枢绕组的一端引出接在一起，另一端接在全桥电路两个二极管之间。

百度查询： 上海电力大学 五相5N/4N极电枢隔离式容错电励磁双凸极电机