一種繞線式直線無刷雙饋發(fā)電機(jī)的制作方法
【專利說明】一種繞線式直線無刷雙饋發(fā)電機(jī)
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種繞線式直線無刷雙饋發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0003]在海浪等直線變速發(fā)電領(lǐng)域，可以采用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)發(fā)電，但這一技術(shù)也存在著不足之處:在低速時效率低、耐久性差，成為制約波浪發(fā)電的重要因素。近年來，有學(xué)者提出采用直線電機(jī)直接利用波浪的上下垂直運(yùn)動作為原動力，驅(qū)動電機(jī)動子直線運(yùn)動產(chǎn)生電能，可使整個系統(tǒng)效率提高。
[0004]目前，有關(guān)直線海浪發(fā)電機(jī)的研宄主要集中在永磁直線同步發(fā)電機(jī)方面。但是，受海浪運(yùn)動速度慢的影響，電機(jī)磁極運(yùn)動速度低，同等電機(jī)體積下，電樞繞組輸出的功率小，導(dǎo)致電機(jī)功率密度低。同時，該電機(jī)也存在著由于永磁體的磁場不可調(diào)節(jié)，也無法滅磁，只能調(diào)節(jié)電樞輸出，而電樞輸出功率大，故可靠性差；高速鐵損(渦流損耗、磁滯損耗)大；因振動、熱以及定子短路永磁體去磁、失磁導(dǎo)致發(fā)電不足、不發(fā)電等不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種繞線式直線無刷雙饋發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)能夠有效提高發(fā)電機(jī)在低速時的工作效率、同時解決了耐久性差及可靠性差的問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:包括定子和動子，所述動子由產(chǎn)生極對數(shù)分別為PjP P 2的一套繞組組成，其每組包括K個相鄰的動子繞組，其特征在于:所述定子上分布有相互獨(dú)立的極對數(shù)為匕的功率繞組和極對數(shù)為P 4的控制繞組，則P 3和P4滿足關(guān)系式P 3=NP2/mk，P4=NP1ZV其中，m k為P P 2的最大公約數(shù)，N為自然數(shù)，且N彡(mk+l);所述動子線圈分布在槽數(shù)為Z,的范圍內(nèi)，則Zr滿足關(guān)系式:Zr=Z d+Zd/ (PjP2)其中，Zd為定子功率繞組P i對應(yīng)的動子長度范圍的動子槽數(shù)，Z d滿足Z d=n (P^P2), η為正整數(shù)，且η彡K。
[0007]所述K個相鄰的動子線圈按槽號順序依次串聯(lián)后自短路聯(lián)接。
[0008]所述K個相鄰的動子線圈采用正弦分布，其前一個動子槽號組的動子線圈的下層邊與后一個動子槽號組的動子線圈的上層邊分布在同一個動子槽中。
[0009]所述動子槽號組中動子線圈的匝數(shù)按照正弦規(guī)律對稱分布，即以線圈中軸線為對稱軸兩側(cè)線圈的匝數(shù)按照介于PJi極正弦分布和P 2對極正弦分布之間的繞組匝數(shù)的變化規(guī)律分布。
[0010]所述動子繞組的第一組動子線圈的上層邊與最后一組動子線圈的下層邊分別處于定子功率繞組和控制繞組磁場位置，且該磁場的大小相等、分布相同。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的繞線式直線無刷雙饋發(fā)電機(jī)，其依據(jù)單元電機(jī)概念，提出定子功率繞組、控制繞組的總極對數(shù)為N倍的單元電機(jī)，同時依據(jù)齒諧波原理，提出動子繞組采用類正弦規(guī)律對稱分布，減少了功率繞組Pl以及控制繞組P2不同相的線圈，動子繞組可很好地實現(xiàn)控制繞組和控制繞組的耦合，且氣隙密諧波含量較低。本發(fā)明直接把直線運(yùn)動的動能直接轉(zhuǎn)化為電能，無需中間環(huán)節(jié)；動子繞組起到磁場調(diào)制的作用，可把運(yùn)動速度較低的磁場調(diào)制為高速磁場，有效地提高了電機(jī)功率密度，控制繞組放在定子側(cè)，取消了滑環(huán)、電刷，從而降低了電機(jī)的故障率，延長了電機(jī)的使用壽命。通過調(diào)整動子線圈跨距、匝數(shù)，以期最大程度的消除動子磁動勢的高次諧波，同時實現(xiàn)動子繞組對P1、P2對極具有較高繞組系數(shù)，進(jìn)而實現(xiàn)了直線無刷雙饋發(fā)電機(jī)的高效、節(jié)能，具有較強(qiáng)的推廣與應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0012]圖1為在本發(fā)明Zd=6時動子槽號相位圖及相位分布圖；
圖2為在本發(fā)明實施例中當(dāng)Zd=6，P1=4，P2=2時，6組動子繞組接線圖；
圖3為在本發(fā)明實施例中當(dāng)P1=4，P2=2定子長度為3倍P1對極長度時，定子兩套繞組分布圖；
圖4為在本發(fā)明實施例中當(dāng)Pl=4，P2=2定子長度為2.5倍Pl對極長度時，定子兩套繞組分布圖；
圖5為在本發(fā)明實施例中當(dāng)Zd=6，P1=4，P2=2時，定子兩套繞組、動子繞組分布圖；
圖6為在本發(fā)明實施例中當(dāng)Zd=42時，動子槽號相位圖；
圖7為在本發(fā)明實施例中當(dāng)Zd=42，P1=4時，動子槽號相位圖；
圖8為在本發(fā)明實施例中當(dāng)Zd=42，P1=4，P2=2時，6組動子繞組接線圖；
圖9為在本發(fā)明實施例中當(dāng)Zd=42，P1=4，P2=2時，6組動子繞組分布圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0014]本發(fā)明所述的繞線式直線無刷雙饋發(fā)電機(jī)，包括:一個定子、一個動子，定子鐵芯上設(shè)置了兩套獨(dú)立的線圈繞組，功率繞組的極對數(shù)為NP1Aik,控制繞組的極對數(shù)為NP2/mk，其中，mk為最大公約數(shù)，N彡(mk+l);動子由(PjP2)組繞組構(gòu)成，每組包含K個相鄰的動子繞組線圈，每組中所有動子線圈串聯(lián)后自短接，任意兩組的動子繞組連接方式相同。(PJP2)組動子線圈分布在Zd+Zd/ (PJP2)槽數(shù)范圍內(nèi)，其中Zd為定子功率繞組P 3寸應(yīng)的動子長度范圍的動子槽數(shù)，Zd滿足Z d=n (PJP2), η為正整數(shù)，且η彡K。
[0015]為了更好的消除動子磁動勢的高次諧波，上述方案中，每個動子槽號組中所有K個相鄰的動子線圈按槽號順序依次串聯(lián)后自短路聯(lián)接，該K個相鄰的動子線圈采用類正弦分布，即前一個動子槽號組的動子線圈的下層邊和后一個動子槽號組的動子線圈的上層邊分布在同一個動子槽中。對于(PJP2)組動子繞組，其第一組動子線圈的上層邊與其最后一組動子線圈的下層邊處于對稱的定子功率繞組、控制繞組磁場位置，且該磁場大小相等、分布相同。所述動子槽號組中動子線圈的匝數(shù)按照類正弦規(guī)律對稱分布，即以線圈中軸線為對稱軸兩側(cè)線圈的匝數(shù)按照介于匕對極正弦分布和P 2對極正弦分布之間的繞組匝數(shù)的變化規(guī)律分布。
[0016]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。
[0017]本發(fā)明實施例中選取一臺功率繞組的極對數(shù)為P1=4的直線無刷雙饋電機(jī)，選取控制繞組的極對數(shù)為P2=2，則轉(zhuǎn)子槽數(shù)的最小值為P1+ P2=6?當(dāng)取Zd=6時，P1=4、P2=2的動子槽號相位圖、槽號相位分布圖分別如圖l(a)、l(b)、l(c)、l(d)所示。其中，圖1(a)為在本發(fā)明實施例中當(dāng)Zd=6，P2=2時的動子槽號相位圖；圖1(b)為在本發(fā)明實