定子分裂齿结构双绕组发电机的制作方法

本技术涉及一种双绕组发电机，特别涉及一种定子分裂齿结构双绕组发电机。

背景技术：

1、双绕组发电机是典型的双电端口输出电机，即在同一台发电机上引出两个电端口。相比于传统发电机，双绕组发电机通过双电端口输出能够同时满足两种电气负载需求。

2、现有双绕组发电机方案依原理可分为同步发电机方案和异步发电机方案，同步发电机方案又包括永磁方案和电励磁方案。相关技术中的永磁同步发电机方案(cn201710673903.x、cn202110426332.6)通常采用并列式结构和两套绕组15电角度相移的方式来降低两套绕组之间的磁场耦合程度，这给电机结构设计和绕组设计带来困难。相关技术中的电励磁同步发电机方案(cn201710323837.3、cn201711054317.3)则需借助励磁绕组产生静态磁场，并基于双凸极原理，在两套电枢绕组中感应电势，其结构较为复杂，功率密度较低。相关技术中的异步电机方案(cn201710285294.0、cn202110767400.5)由于没有独立励磁系统，电机结构虽简单，但必须从所接电网中汲取滞后的磁化电流，因此异步发电机应用范围比较局限。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种定子分裂齿结构双绕组发电机，可以在一个转子基础上，通过充分利用由转子永磁体分裂所产生的气隙磁密空间谐波分量，从而在由基波主导的电能输出基础上引入由空间谐波分量主导的电能输出，进而实现发电机双电端口的电能输出，具有较高集成度，有利于提高双绕组发电机功率密度。

2、为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种定子分裂齿结构双绕组发电机，包括定子和转子，所述定子和转子同轴安装；所述定子的齿部为分裂结构，由定子轭部、外部定子齿部、内部定子齿部、外部定子绕组和内部定子绕组组成；所述转子的永磁体采用分裂结构，由n极永磁体、s极永磁体和转子铁心组成，所述n极永磁体和s极永磁体表贴于转子铁心一侧，能够使得发电机磁极部位的磁力线发生分裂现象。

3、进一步，所述外部定子齿部设置于内部定子齿部的外部，且均设置于定子轭部的一侧，并沿圆周方向均匀分布。

4、进一步，所述外部定子绕组和所述内部定子绕组均为集中式绕组，且分别缠绕在所述外部定子齿部和所述内部定子齿部上。

5、进一步，所述外部定子绕组和所述内部定子绕组均为双层绕组；所述外部定子绕组包括外部左侧绕组和外部右侧绕组；所述内部定子绕组包括内部左侧绕组和内部右侧绕组。

6、进一步，所述内部定子齿部包括内部左侧定子齿、内部中间定子齿和内部右侧定子齿。

7、进一步，所述外部定子绕组的相数m1和所述内部定子绕组的相数m2均为正整数；所述外部定子齿部对应槽数zs1等于相数m1的正整数倍，所述内部定子齿部对应槽数zs2等于相数m2的正整数倍；转子的极数zr为正偶数，且满足：

8、zs1/m1/gcd(zs1,zr)和zs2/m2/gcd(zs2,zr×(2k+1))均为正整数，并且，zs2为zs1的正整数倍，其中，分裂次数k为自然数，gcd为最大公约数。

9、进一步，所述n极永磁体和所述s极永磁体沿圆周方向交替分布表贴于所述转子铁心一侧。

10、进一步，所述n极永磁体为分裂结构，分裂次数为k，包括n极左侧永磁体和n极右侧永磁体；所述s极永磁体亦为分裂结构，分裂次数亦为k，包括s极左侧永磁体和s极右侧永磁体；其中，k为自然数。

11、进一步，所述n极左侧永磁体与所述n极右侧永磁体之间间隔一定角度θn，所述s极左侧永磁体与所述s极右侧永磁体之间间隔一定角度θs，并且，θn等于θs。

12、本实用新型的有益效果为：

13、1、采用径向磁通方案，定转子结构简单，并且，转子永磁体采用表贴于转子铁心一侧的分裂结构，因此该发电机结构和工艺简单，加工制造方便。

14、2、在一个转子基础上，通过充分利用由转子永磁体分裂所产生的气隙磁密空间谐波分量，从而在由基波主导的电能输出基础上引入由空间谐波分量主导的电能输出，进而实现发电机双电端口的电能输出，具有较高集成度，有利于提高双绕组发电机功率密度。

15、3、两套绕组分别利用不同空间阶次磁密谐波进行工作，通过选取合适的槽极组合方案、永磁体分裂次数和绕组节距，能够实现两套绕组之间较低的磁场耦合度。

技术特征：

1.一种定子分裂齿结构双绕组发电机，包括定子(1)和转子(2)，其特征在于：所述定子(1)和转子(2)同轴安装；所述定子(1)的齿部为分裂结构，由定子轭部(1-1)、外部定子齿部(1-2)、内部定子齿部(1-3)、外部定子绕组(1-4)和内部定子绕组(1-5)组成；所述转子(2)的永磁体采用分裂结构，由n极永磁体(2-1)、s极永磁体(2-2)和转子铁心(2-3)组成，所述n极永磁体(2-1)和s极永磁体(2-2)表贴于转子铁心(2-3)一侧，能够使得发电机磁极部位的磁力线发生分裂现象。

2.根据权利要求1所述的定子分裂齿结构双绕组发电机，其特征在于：所述外部定子齿部(1-2)设置于内部定子齿部(1-3)的外部，且均设置于定子轭部(1-1)的一侧，并沿圆周方向均匀分布。

3.根据权利要求1所述的定子分裂齿结构双绕组发电机，其特征在于：所述外部定子绕组(1-4)和所述内部定子绕组(1-5)均为集中式绕组，且分别缠绕在所述外部定子齿部(1-2)和所述内部定子齿部(1-3)上。

4.根据权利要求1所述的定子分裂齿结构双绕组发电机，其特征在于：所述外部定子绕组(1-4)和所述内部定子绕组(1-5)均为双层绕组；所述外部定子绕组(1-4)包括外部左侧绕组(1-4-1)和外部右侧绕组(1-4-2)；所述内部定子绕组(1-5)包括内部左侧绕组(1-5-1)和内部右侧绕组(1-5-2)。

5.根据权利要求1所述的定子分裂齿结构双绕组发电机，其特征在于：所述内部定子齿部(1-3)包括内部左侧定子齿(1-3-1)、内部中间定子齿(1-3-2)和内部右侧定子齿(1-3-3)。

6.根据权利要求1所述的定子分裂齿结构双绕组发电机，其特征在于，所述外部定子绕组(1-4)的相数m1和所述内部定子绕组(1-5)的相数m2均为正整数；所述外部定子齿部(1-2)对应槽数zs1等于相数m1的正整数倍，所述内部定子齿部(1-3)对应槽数zs2等于相数m2的正整数倍；转子(2)的极数zr为正偶数，且满足：

7.根据权利要求1所述的定子分裂齿结构双绕组发电机，其特征在于：所述n极永磁体(2-1)和所述s极永磁体(2-2)沿圆周方向交替分布表贴于所述转子铁心(2-3)一侧。

8.根据权利要求1所述的定子分裂齿结构双绕组发电机，其特征在于：所述n极永磁体(2-1)为分裂结构，分裂次数为k，包括n极左侧永磁体(2-1-1)和n极右侧永磁体(2-1-2)；所述s极永磁体(2-2)亦为分裂结构，分裂次数亦为k，包括s极左侧永磁体(2-2-1)和s极右侧永磁体(2-2-2)；其中，k为自然数。

9.根据权利要求8所述的定子分裂齿结构双绕组发电机，其特征在于：所述n极左侧永磁体(2-1-1)与所述n极右侧永磁体(2-1-2)之间间隔一定角度θn，所述s极左侧永磁体(2-2-1)与所述s极右侧永磁体(2-2-2)之间间隔一定角度θs，并且，θn等于θs。

技术总结
本技术涉及一种定子分裂齿结构双绕组发电机，包括定子和转子，所述定子和转子同轴安装；所述定子的齿部为分裂结构，所述转子的永磁体采用表贴于转子铁心一侧的分裂结构，使得发电机磁极部位的磁力线能发生分裂现象。本技术提出的双绕组发电机结构和工艺简单，加工制造方便；同时，在一个转子基础上，通过充分利用由转子永磁体分裂所产生的气隙磁密空间谐波分量，进而实现发电机双电端口电能输出，集成度较高，有利于提高双绕组发电机功率密度；并且两套绕组之间也能实现较低磁场耦合度。

技术研发人员：孙炜,张洋,李姗,赵永杰,姚嘉益
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七〇四研究所
技术研发日：20240326
技术公布日：2024/11/14