[发明专利]一种感应串联式无刷励磁电机

说明书

本发明公开了一种感应串联式无刷励磁电机，定子励磁绕组均匀安放在定子槽中，通入直流励磁电流后定子励磁绕组产生静止励磁磁场；转子感应绕组缠绕在转子齿上，转子感应绕组的元件数与转子齿的数量相等，在转子感应绕组的各元件中，转子感应电势相差180°的两个元件异名端串联，转子感应电势同相的两个元件同名端串联；转子直流励磁绕组缠绕在转子齿上，相邻转子直流励磁绕组的元件的绕线方向相反，各转子直流励磁绕组的元件串联，转子直流励磁绕组的极对数与定子励磁绕组形成的极对数呈偶数倍；三相功率绕组均匀安放在定子槽中，三相功率绕组的极对数与转子直流励磁绕组的极对数相等。本发明解决了现有无刷励磁电机结构复杂、体积过大等问题。

技术领域

本发明属于电机技术领域，特别涉及了一种无刷励磁电机。

背景技术

转子励磁型电机为了实现励磁，需要采用电刷提供励磁电流。但是电刷易于磨损，需要经常更换。另外，电刷易产生环火，在石油化工，易燃易爆，航空航天场合并不适用。永磁电机功率密度高且实现无刷励磁，但是永磁电机无法实现随着负载或者转速变化而实现稳压。同时，永磁体在高温情况下易产生性能下降的现象，且在短路情况下不易灭磁，不适合用于石油化工航空航天等对性能要求较高的场合。

现有的无刷励磁方案主要有励磁机励磁、采用轴向磁场、定子交流励磁等方法。采用励磁机励磁法，需要在在发电系统中再增加一个电机，系统结构复杂，体积过大。采用其他方法，如将励磁绕组安放在定子上，则需要改变原转子励磁型电机的拓扑形状，同时易带来以下问题：1、电压波形质量变差，电机的功率密度明显降低；2、为实现无刷励磁而引入的附加磁场与原磁场耦合严重，从而造成磁芯局部饱和严重；3、励磁效率低，铜损增大；4、存在轴向磁路，增大了铁损和漏磁。

发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种感应串联式无刷励磁电机。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种感应串联式无刷励磁电机，包括定子励磁绕组、转子感应绕组、转子直流励磁绕组和三相功率绕组；所述定子励磁绕组均匀安放在定子槽中，在通入直流励磁电流后，定子励磁绕组在气隙中建立静止的励磁磁场；所述转子感应绕组缠绕在转子齿上，用于感应定子励磁绕组产生的静止励磁磁场，转子感应绕组的元件个数与转子齿的数量相等，在转子感应绕组的各个元件中，转子感应电势相差180°或同相的两个元件串联，其中转子感应电势相差180°的两个元件异名端串联，转子感应电势同相的两个元件同名端串联，串联后的转子感应绕组元件的感应交流电流经全波整流后为转子直流励磁绕组提供直流电；所述转子直流励磁绕组缠绕在转子齿上，相邻转子直流励磁绕组的元件的绕线方向相反，各转子直流励磁绕组的元件串联，转子齿通过转子直流励磁绕组磁化为NS交替的转子极，转子直流励磁绕组的极对数与定子励磁绕组形成的极对数呈偶数倍关系；所述三相功率绕组均匀安放在定子槽中，三相功率绕组的极对数与转子直流励磁绕组的极对数相等。

进一步地，可在转子铁芯上安放永磁体，永磁体形成的极对数与转子直流励磁绕组的极对数相等；电机起动时，永磁体产生的绝大部分磁通通过转子铁芯短路，剩余磁通穿过气隙与三相功率绕组匝链；当往定子励磁绕组中通入直流电时，转子直流励磁绕组产生的电流的磁场改变了永磁体原短路磁通的方向，使得这部分磁通与转子直流励磁绕组电流产生的磁通共同进入气隙，在三相功率绕组上感应出电动势。

进一步地，可在定子铁芯上安放永磁体，其产生磁场的功能与定子励磁绕组相同。

进一步地，电机的定子和转子为隐极结构或凸极结构。

进一步地，所述转子感应绕组和转子直流励磁绕组为集中绕组。

进一步地，所述三相功率绕组为任意形式的交流绕组，包括集中绕组和分布绕组，单相绕组、三相绕组和多相绕组，单层绕组和双层绕组。

进一步地，电机为内转子结构或外转子结构。

采用上述技术方案的有益效果：