[发明专利]一种绕线式直线无刷双馈发电机

说明书

技术领域

本发明属于电机技术领域，尤其涉及一种绕线式直线无刷双馈发电机。

背景技术

在海浪等直线变速发电领域，可以采用传统的旋转电机发电，但这一技术也存在着不足之处:在低速时效率低、耐久性差，成为制约波浪发电的重要因素。近年来，有学者提出采用直线电机直接利用波浪的上下垂直运动作为原动力，驱动电机动子直线运动产生电能，可使整个系统效率提高。

目前，有关直线海浪发电机的研究主要集中在永磁直线同步发电机方面。但是，受海浪运动速度慢的影响，电机磁极运动速度低，同等电机体积下，电枢绕组输出的功率小，导致电机功率密度低。同时，该电机也存在着由于永磁体的磁场不可调节，也无法灭磁，只能调节电枢输出，而电枢输出功率大，故可靠性差；高速铁损（涡流损耗、磁滞损耗）大；因振动、热以及定子短路永磁体去磁、失磁导致发电不足、不发电等不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种绕线式直线无刷双馈发电机，该发电机能够有效提高发电机在低速时的工作效率、同时解决了耐久性差及可靠性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：包括定子和动子，所述动子由产生极对数分别为P₁和P₂的一套绕组组成，其每组包括K个相邻的动子线圈, 其特征在于：所述定子上分布有相互独立的极对数为P3的功率绕组和极对数为P4的控制绕组，则P₃和P₄满足关系式P₃=NP₂/m_k ，P₄=NP₁/m_k其中，m_k为P₁和P₂的最大公约数，N为自然数，且N≥(m_k+1)；所述动子线圈分布在槽数为Z_r的范围内，则Zr满足关系式：Zr=Z_d+Z_d/（P₁+P₂）其中，Zd为定子功率绕组对应的动子长度范围的动子槽数，Z_d满足Z_d=n（P₁+P₂），n为正整数，且n≥K。

所述K个相邻的动子线圈按槽号顺序依次串联后自短路联接。

所述K个相邻的动子线圈采用正弦分布，其前一个动子槽号组的动子线圈的下层边与后一个动子槽号组的动子线圈的上层边分布在同一个动子槽中。

所述动子槽号组中动子线圈的匝数按照正弦规律对称分布，即以线圈中轴线为对称轴两侧线圈的匝数按照介于P₁对极正弦分布和P₂对极正弦分布之间的绕组匝数的变化规律分布。

所述动子绕组的第一组动子线圈的上层边与最后一组动子线圈的下层边分别处于定子功率绕组和控制绕组磁场位置，且该磁场的大小相等、分布相同。

本发明的有益效果是：本发明的绕线式直线无刷双馈发电机，其依据单元电机概念，提出定子功率绕组、控制绕组的总极对数为N倍的单元电机，同时依据齿谐波原理，提出动子绕组采用类正弦规律对称分布，减少了功率绕组P₃以及控制绕组P₄ 不同相的线圈，动子绕组可很好地实现控制绕组和控制绕组的耦合，且气隙密谐波含量较低。本发明直接把直线运动的动能直接转化为电能，无需中间环节；动子绕组起到磁场调制的作用，可把运动速度较低的磁场调制为高速磁场，有效地提高了电机功率密度，控制绕组放在定子侧，取消了滑环、电刷，从而降低了电机的故障率，延长了电机的使用寿命。通过调整动子线圈跨距、匝数，以期最大程度的消除动子磁动势的高次谐波，同时实现动子绕组对P1、P2对极具有较高绕组系数，进而实现了直线无刷双馈发电机的高效、节能，具有较强的推广与应用价值。

附图说明

图1为在本发明Z_d=6时动子槽号相位图及相位分布图；

图2为在本发明实施例中当Zd=6，P₁=4 ，P₂=2 时，6组动子绕组接线图；

图3为在本发明实施例中当P₁=4 ，P₂=2定子长度为3倍P₁对极长度时，定子两套绕组分布图；