[发明专利]一种LTL型双凸极混合励磁发电机

说明书

本发明公开了一种LTL型双凸极混合励磁发电机，属于双凸极结构电机领域。所述的电机包括定子铁芯、转子铁芯、励磁绕组、永磁体、电枢绕组、电机壳、转轴。定子铁芯和转子铁芯采用双凸极结构，定子铁芯中每个主极包含3个定子极；所述转子铁芯位于定子铁芯内部，且与转轴固定；所述励磁绕组采用集中式绕组方式绕制于定子铁芯的主极内；所述永磁体嵌于定子铁芯的轭部，一端与电机壳相连，另一端与定子铁芯的隔磁桥相连；所述电枢绕组采用集中式绕组方式绕制于定子铁芯的定子极内；所述电机壳固定在定子铁芯外。本发明的电机绕组空间大，三相电感对称性好，不存在局部饱和引起的三相电压不均衡，运行效率高，不控整流输出电压波动低。

技术领域

本发明属于双凸极结构电机领域，具体地涉及一种LTL型双凸极混合励磁发电机。

背景技术

1992年Y.Liao,F.Liang与T.A.Lipo首先提出了一种新型的双凸极永磁电机结构，将传统永磁电机转子上的永磁体移至定子轭部，运行原理区别于传统永磁电机，可以视为开关磁阻电机和定子永磁励磁的一种组合。南京航空航天的孟小利、王莉和严仰光等人，将双凸极永磁电机的定子永磁体替换为励磁绕组，放置在定子槽内，于2005年提出一种新的电机结构，定子电励磁双凸极电机。

2010年程明将电励磁和永磁励磁相结合，提出一种新型的混合励磁的无刷电机结构，永磁磁场和电励磁磁场共同形成电机气隙主磁场.通过调节电励磁电流的大小和方向,能实现对电机主磁场的灵活调节与控制。

上述结构具有转子结构简单、可靠性强、功率密度高、可调性强等优点，具有良好的在直流发电能力，在航空发电机、汽车增程器等发电领域具有较好的应用前景。

然而无论是永磁励磁、电励磁还是混合励磁双凸极电机，励磁磁源均固定于定子，且周向、径向位置均保持不变，励磁磁源与各相对应齿的磁路长度、磁路宽度以及磁路饱和情况具有较大差异，导致各相电感不平衡，进而使得各相电压不对称，输出的直流母线电压波动较大。各相电感的不对称将导致各相响应电流的峰值存在差异，负载情况下电机铜耗增大，电机总体效率大大降低，短路运行时容易导致电机烧毁。相电压因电机局部饱和产生的不均衡会引起较大谐波分量，给后级电路中的直流电源或者电网负载带来谐波污染。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，基于已有混合励磁双凸极电机的技术基础，提出一种“LTL”型结构发电机，可以有效降低发电机因三相磁路不对称引起的直流母线电压波动的问题，大大改善直流输出电压性能，提高电机效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：包括定子铁芯、转子铁芯、励磁绕组、永磁体、电枢绕组、电机壳、转轴。所述定子铁芯的每个主极中的三个定子极呈“LTL”型结构，与励磁绕组和永磁体较近的定子极为“L”型结构，相邻“L”型结构中间的定子极为“T”型结构。所述定子铁芯和转子铁芯为双凸极结构，定子铁芯中每个主极包含3个定子极；所述转子铁芯位于定子铁芯内部，且与转轴固定；所述励磁绕组采用集中式绕组方式绕制于定子铁芯的主极内；所述永磁体嵌于定子铁芯的轭部，一端与电机壳相连，另一端与定子铁芯的隔磁桥相连；所述电枢绕组采用集中式绕组方式绕制于定子铁芯的定子极内；所述电机壳固定在定子铁芯外；所述转轴的两端通过轴承固定于电机壳的端面上。每个定子极中，永磁体产生的磁场方向与励磁绕组产生的磁场方向一致，与电枢绕组产生的磁场方向相反。

进一步地，所述定子铁芯的主极总数为2k,定子铁芯所含定子极数为6k；转子铁芯所含极数为4k；k为正整数。

进一步地，每个定子极关于各自中心线对称，且中心线之间的角度θ_s＝2π/6k，各定子极的宽度相同。“L”型定子极齿顶极弧角度为β_s＝α_sθ_s,α_s为定子极弧系数，取值范围为0.4～0.6；“T”型定子极齿顶的极弧角度为k_Tβs,k_T取值大于1。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果：