一種無刷雙饋電機的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電機技術領域，特別涉及一種無刷雙饋電機。
【背景技術】
[0002] 交流無刷雙饋電機適用于變頻調速系統，其特點包括有運行可靠和所需變頻器容 量小等。這種電機定子上有兩套繞組，一套是極對數為Pl的工作繞組，另一套是極對數為 p2的控制繞組。工作繞組接入電網電源，其會產生極對數為Pi的旋轉磁場，控制繞組也接 入電網電源，會產生極對數為P2的旋轉磁場，如這時控制繞組接入變頻電源，改變變頻電源 的頻率，就可以改變電機轉速。交流無刷雙饋電機也能作為發電機運行，用于風力或水力發 電等需要做到變速恒頻輸出電能的場合。
[0003] 在《電工技術雜志》2002年第1期"無刷雙饋變頻調速電動機的原理及在發電廠輔 機拖動中的應用前景"一文中就介紹了無刷雙饋電機的上述工作原理及工程應用中存在的 一些問題。由于現有無刷雙饋電機定子上布置有兩套繞組，接入兩種交流電源，這樣使得定 子上繞組結構變得復雜，電磁材料的有效利用率與常規電機相比較低，雖然也可以利用諸 如單繞組變極等技術措施使得一套繞組兼有兩種極數，但適用場合有限，一般也很少應用。

【發明內容】

[0004] 針對現有技術中存在的缺陷，本發明提供了一種無刷雙饋電機，其定子結構簡單， 且工作時只需接入一種交流電源，但仍具有無刷雙饋電機的功能與優點。
[0005] 普通無刷雙饋電機的工作繞組接電網電源，控制繞組接變頻器。當作為電動機運 行時，調節變頻器輸出頻率可以改變電機轉速；當作為發電機運行時，拖動發電機的原動機 轉速改變時，調節變頻器輸出頻率可保持發電機輸出頻率不變。無刷雙饋電機轉速η和交 流電源頻率的關系式為η=^^·，可見，普通無刷雙饋電機的轉速η與工作繞組電流頻 率A、工作繞組產生的磁場的極對數Pl、控制繞組電流頻率f2以及控制繞組產生的磁場的 極對數仏密切相關。發明人注意到：如果控制繞組電流頻率f2= 0,也即接入恒定不變的 直流電源時，這時極對數為P2的控制繞組將產生頻率不變的直流磁場，由于工作繞組產生 的磁場的極對數口:和控制繞組產生的磁場的極對數p2為固定不變的，所以無刷雙饋電機的 轉速η將由工作繞組的頻率決定。這時，可用極對數為p2的永磁鐵代替極對數為p2直 流磁場，使定子上只留下工作繞組，從而大大簡化了電機的定子繞組結構。這時若要改變電 機轉速n，工作繞組接入變頻電源并改變頻率即可。改變后的電機仍存在兩種極對數不 同的磁場，仍具有無刷雙饋電機的優點。轉子則仍然可以和普通無刷雙饋電機一樣，采用特 殊設計的磁阻式或是繞組式結構。與普通無刷雙饋電機不同的是，工作繞組必須采用變頻 電源供電。
[0006] 為了解決現有技術中存在的問題，達到上述目的，本發明是通過以下技術方案實 現的：
[0007]-種無刷雙饋電機，包括定子鐵芯，定子鐵芯包括定子槽和鐵芯輒部，該電機工作 時內部存在極對數不同的第一磁場和第二磁場。第一磁場為交流磁場，該交流磁場由繞在 定子槽上的工作繞組產生，該工作繞組接變頻交流電源；第二磁場為直流磁場，該直流磁場 由放置于鐵芯輒部的偶數個永磁鐵產生，每個永磁鐵沿定子鐵芯圓周切向方向充磁，相鄰 的永磁鐵的充磁方向相反。
[0008]與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明通過在無刷雙饋電機定子上放置 永磁鐵，使現有的無刷雙饋電機定子繞組結構得到簡化。該電機利用了無刷雙饋電機的工 作原理，與普通無刷雙饋電機一樣，工作時定子上具有兩種不同極對數的磁場，但本電機產 生的磁場的極對數為仏的控制繞組用具有相同極對數的永磁鐵替代，這樣定子上就只剩一 套工作繞組，從而簡化了定子繞組結構。工作時工作繞組接入變頻交流電源，改變交流電源 的頻率，即可改變電機的轉速。同時，因為定子上仍具有兩種極對數不同的磁場，因此該電 機仍具有運行可靠、所需變頻器容量小等優點。
【附圖說明】
[0009] 附圖用來提供對本發明的進一步理解，與本發明的實施例一起用于解釋本發明， 并不構成對本發明的限制，在附圖中：
[0010] 圖1是定子鐵芯結構示意圖；
[0011] 圖2是定子槽數為24,工作繞組的極對數為4時的槽號相位圖；
[0012] 圖3是工作繞組的槽號相位分布圖；
[0013] 圖4是工作繞組的接線圖。
[0014] 附圖標記包括：
[0015] 111--定子鐵芯；
[0016] 112一一鐵芯輒部；
[0017] 113--定子槽；
[0018] 114--永磁鐵；
[0019] 115--鐵芯分段。
【具體實施方式】
[0020] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并 不用于限定本發明。
[0021] 本發明的無刷雙饋電機內部分別含有直流磁場和交流磁場，其中，極對數為？2的 直流磁場由放置在鐵芯輒部112上的永磁鐵114產生，極對數為 ？1的交流磁場則由繞在定 子槽113上的工作繞組激勵產生。產生直流磁場的永磁鐵114布置方式是：將定子鐵芯111 部分為2? 2段，即偶數段，在兩段鐵芯分段115之間放置一塊永磁鐵114,具體地放在鐵芯輒 部112上，整個鐵芯輒部112圓周上共放置2? 2個永磁鐵114。永磁鐵114按沿定子圓周切 向方向充磁，相鄰兩個永磁鐵114充磁方向相反，形成沿定子氣隙圓周極對數為p2的直流 磁場。采用該種結構后，定子上工作時將存在兩種極對數不同的磁場，在工作繞組上接入變 頻交流電源，即可驅動轉子轉動，另外通過變頻器改變頻率即可改變轉子轉速。
[0022] 由于定子鐵芯111被2?2個永磁鐵114分隔成了 2p2段，而工作繞組為極對數為 相交流繞組，因此對于工作繞組所產生的交流磁場，就必須要考慮交流磁路上的對稱 性，盡可能做到交流磁路上磁阻最小，另外為避免交流磁通路徑上有過大的磁阻，使永磁鐵 產生的直流磁通磁路與定子繞組產生交流磁通磁路通過不同的路徑閉合，這樣就要求交流 磁通只通過定子鐵芯111閉合而不穿過永磁鐵114。為避免定子鐵芯111上的永磁鐵114 對工作繞組產生的交流磁路造成影響，工作繞組的全部線圈在定子槽113內布置與連接方 式應如下：
[0023] 假定本發明中沿氣隙圓周均勻分布的定子槽數為Z個，則對應的每個鐵芯分段 115內所含定子槽數為= 這k個定子槽113內放置的線圈，對于pj#極而言m相對 稱，從而可以看成是一個極對數為m相子繞組，每個m相子繞組上的m個線圈分別有 不同的相屬，互差 m
[0024] 對于這樣一個m相子繞組所產生的交流磁通，磁路m相對稱，定子鐵芯111的一段 鐵芯分段115內正好形成了m相子繞組交流磁路的閉合"星點"，即采用星接的方式