[实用新型]笼形爪对极式开关磁阻无刷直流发电电动机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电力系统，特别是一种笼形爪对极式开关磁阻无刷直流发电电动机。

技术背景

开关磁阻电动机(SR)是近些年发展的新型调速电机，结构简单结实、调速范围宽且性能好，现已广泛用在仪器仪表、家电、电动汽车等领域。磁阻电机的主要特点是转子上没有线圈。磁阻电动机利用磁阻最小原理，也就是磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，利用磁引力拉动转子旋转。现有的开关磁阻电动机以双凸极电机为主。磁阻电机的转子上没有线圈，无需电刷和滑环，是一种无刷调速电机。但也正是因为转子上没有线圈，通过转子的磁通被“浪费”掉了。

根据百度百科对无刷直流发电机的定义：无刷直流发电机由无刷交流发电机与半导体整流器组成，是输出直流电的发电机整流器组合装置。即现有直流发电机要么通过电刷和换向器输出直流电，要么通过整流器输出直流电。

本实用新型采用爪对极结构，用卡环将若干定子磁极和电枢接成一个笼形整体，定子磁极产生轴向磁通，定子磁极牵引爪极转动的同时，电枢感应电动势产生直流电，实现输出机械能的同时，直接输出直流电，而且无需电刷和整流器。其实同时输出机械能与电能并不矛盾，电枢绕组切割磁力线发电并不会削弱定子磁场对转子的牵引力。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种在输出机械能的同时，能“回收”部分电能的笼形爪对极式开关磁阻无刷直流发电电动机。

本实用新型是这样实现的：一种笼形爪对极式开关磁阻无刷直流发电电动机，主要包括前端盖(1)、风扇(2)、转轴(3)、前爪极(4)、卡环(5)、电枢绕组(6)、励磁绕组(7)、机座(8)、电枢铁心(9)、磁极铁心(10)、后爪极(11)、轴承(12)、后端盖(13)、转子位置传感器(14、15)和控制器(16)，其特征是：磁极铁心为条形铁心，条形铁心上绕有一个轴向励磁绕组，组成轴向条形磁极；电枢铁心为条形铁心或环形铁心，电枢铁心上绕有一个轴向电枢绕组，组成条形电枢或环形电枢；卡环上平均分布有6个或6个以上数量为偶数的插孔，6个或6个以上的数量为偶数的条形磁极的两端插在两个卡环的插孔中，且露出磁极铁心的两端，环形电枢固定在两个卡环内侧的大孔中，且露出环形铁心的两端，组成一个有6个或6个以上数量为偶数的磁极和一个电枢的笼形定子，或者，卡环有两层插孔，6个或6个以上数量为偶数的条形磁极的两端插在两个卡环的其中一层插孔中，且露出磁极铁心的两端，6个或6个以上的数量为偶数的条形电枢的两端插在两个卡环的另一层插孔中，且露出电枢铁心的两端，组成一个有6个或6个以上数量为偶数的磁极和6个或6个以上数量为偶数的电枢的笼形定子；爪极有4个或4个以上数量为偶数的爪，两个轴向相对的爪极固定在转轴上，分别位于笼形定子的两侧；磁极的数量比爪极的爪的数量多2个或4个或6个；能与爪极的爪同时对齐的磁极用同相励磁电源连接，组成由2相或2相以上励磁电源分别供电的定子磁极；爪极的爪与磁极铁心的端面之间留有气隙，爪极的爪与电枢铁心的端面之间留有气隙；转轴从卡环的内孔或环形电枢铁心的内孔无接触穿过；转子位置传感器由定子(14)和转子(15)两部分组成，转子位置传感器的转子固定在转轴上或爪极上，转子位置传感器的定子固定在端盖或机座上，或者，转子位置传感器的定子与控制器设在一起；控制器主要由位置处理单元和功率逻辑开关单元组成，控制器固定在端盖或机座上。

发电机的工作原理：当磁极的其中一相通电时，与通电磁极距离最接近的爪极的爪受磁力的牵引作用旋转至与通电磁极相对的位置，转子位置传感器检测到转子已经旋转至既定的位置，通过控制器发出断开该相磁极的电流、接通下一相磁极的电流的指令，下一相磁极通电并吸引与其距离最接近的爪极的爪，实现转子的持续旋转；磁通从磁极的N极发出，经过爪极、电枢，从另一爪极回到磁极的S极，形成完整的磁路；通电磁极在吸引爪极的过程中，通过电枢的磁通发生变化，电枢绕组感应到电动势且产生电流；由于通过电枢的磁通是轴向磁通，而且磁通的方向不变，因此电枢产生的电流方向不会改变，可直接输出直流电；利用控制器中的功率变换器调节励磁电流的电压，以调节电机输出的转速和转矩大小；电机在输出机械旋转运动动力的同时，产生直流电。

磁极铁心的数量比爪极的爪的数量多2个或4个或6个，磁极铁心与爪极的爪数之比为6∶4或8∶6或8∶4或10∶8或12∶8或12∶10或12∶6等等，亦称为6/4极或8/6极或8/4极或10/8极或12/10极或12/6极等结构的发电电动机。6/4极采用3相励磁电源，8/6极采用4相励磁电源，8/4极采用2相励磁电源，10/8极采用5相励磁电源。