[发明专利]具有单电口和同速逆向双机械口的永磁同步电机无效
申请号: | 200810013440.5 | 申请日: | 2008-09-27 |
公开(公告)号: | CN101359862A | 公开(公告)日: | 2009-02-04 |
发明(设计)人: | 张凤阁;刘光伟;刘鑫;陈进华 | 申请(专利权)人: | 沈阳工业大学 |
主分类号: | H02K16/02 | 分类号: | H02K16/02 |
代理公司: | 沈阳东大专利代理有限公司 | 代理人: | 李运萍 |
地址: | 110178辽宁省沈阳*** | 国省代码: | 辽宁;21 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 具有 单电口 逆向 双机 永磁 同步电机 | ||
技术领域
本发明涉及一种用于水下航行器对转螺旋桨推进系统的电机,特别涉及一种具有单电口和同速逆向双机械口的永磁同步电机。
背景技术
目前,公知的水下航行器对转螺旋桨推进电机为双转子直流电机,该种电机需要两套电刷和滑环结构,这使得电机的可靠性降低,机械体积、重量、维护难度和成本增加。
发明内容
为了克服现有双转子直流电机作为水下航行器推行电机的不足,本发明提供了一种具有单电口和同速逆向双机械口的永磁同步电机,该电机去省掉了电刷和滑环装置,在保证输出同速异向旋转转矩的同时实现了无刷化,提高了水下航行器推进系统的整体性能。
本发明提出的具有单电口和同速逆向双机械口的永磁同步电机,单电口意旨变频器仅对一套绕组供电,而双机械口为电机两个转子独立输出机械功率。
本发明采用如下技术方案:该永磁同步电机包括定子、内永磁转子、外永磁转子、空心轴、实心轴、定子前端盖、定子后端盖、外转子后端盖、机壳前端盖、机壳后端盖、轴承、前轴承端盖、机壳和外接线孔等。其中实心轴和空心轴同心,实心轴左端由内向外依次装配有内转轴前轴承、定子前端盖、外转轴前轴承、空心轴,机壳轴承,机壳轴承前端盖,实心轴右端由内向外依次装配有内转轴后轴承、定子后端盖、外转轴后轴承、外转子后端盖、机壳后端盖,实心轴中部沿垂直方向由内向外依次装配有内永磁转子、定子、外永磁转子和机壳。内永磁转子固定于实心轴上,定子中间穿有一个连接件,起到紧固定子硅钢片的作用,该连接件左端固定在定子前端盖上,右端固定在定子后端盖上。定子后端盖靠近轴承处设置一个外接线孔,通过该孔变频器向内部的定子绕组直接供电,外永磁转子左端与空心轴相连,右端和外转轴后端盖相连,定子和外永磁转子由于采用了两端固定的方式,增强电机运行时的机械稳定性。
所述电机定子内圆壁和外圆壁均匀开槽,嵌放单馈电环型交叉定子绕组,选取定子内侧槽和外侧槽嵌放的绕组中的任意两相绕组,单馈电环型交叉定子绕组是从外圆壁槽经定子端部绕至内圆壁槽,在定子端部交叉互换位置形成单馈电环型交叉定子绕组。内外圆周均匀开径向槽,嵌放单馈电环型交叉式三相定子绕组。环形绕组相比传统绕组端部较短,尤其是极数少半径大的电机,这样提高了绕组的利用率,减小了端部漏抗,使整个电机的性能得到提 高。选取定子内侧槽和外侧槽嵌放的绕组中的任意两相绕组,在定子端部交叉互换它们位置,使得内侧绕组和外侧绕组的相序相反,当通入一组交流电时,可在转子内侧气隙和外侧气隙分别产生同速逆向旋转磁场,从而驱动转子逆向旋转,又由于该电机定子两侧绕组极数相同,则定子内侧气隙和外侧气隙磁场旋转速度相同方向相反,所以内永磁转子和外永磁转子旋转速度相同方向相反,而且两个转子所输出的机械功率也可以是不相同的。内外转子采用永磁体面贴式(或插入式)结构,两个转子的机械输出采用单端同心式双轴结构。
本发明的有益效果是:采用内外两个转子直接驱动对转螺旋桨(桨叶倾斜角相反),这能使得两个螺旋桨在产生推进力的同时,互相抵消圆周方向产生的旋转力矩,从而有效避免了水下航行器的侧滚现象,保证了航行器的前进姿态,提高了系统的运行效率。实现了水下航行器对转螺旋桨推进系统用双转子电机的无刷化,简化了应用于该领域中双转子直流电机的机械结构,提高了运行的可靠性,当馈入一组三相对称交流电即可输出两个转速相同转向相反的机械转矩,并且通过变频器可以精确的调节双螺旋桨转动的速度,延续了该种电机无轴向力矩的优点,同时兼具了永磁同步电动机效率高,转矩密度高等优点。
附图说明
图1为本发明电机结构示意图;
图2为本发明电机定子环型交叉绕组端部连线示意图:
图3为本发明电机定子单馈电环型交叉绕组所产生的异向旋转磁场分布图:
(a)电流相位ωt=0°时定子单馈电环型交叉绕组所产生的异向旋转磁场分布图
(b)电流相位ωt=30°时定子单馈电环型交叉绕组所产生的异向旋转磁场分布图
(c)电流相位ωt=60°时定子单馈电环型交叉绕组所产生的异向旋转磁场分布图
(d)电流相位ωt=90°时定子单馈电环型交叉绕组所产生的异向旋转磁场分布图
(e)电流相位ωt=120°时定子单馈电环型交叉绕组所产生的异向旋转磁场分布图
(f)电流相位ωt=150°时定子单馈电环型交叉绕组所产生的异向旋转磁场分布图
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