一种同步电机
阅读说明：本技术 一种同步电机 (Synchronous motor ) 是由 林锦华 于 2021-07-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种同步电机,包括：机壳；转轴,与机壳相连并可相对机壳转动；转子组件,包括转子铁心、及布置于转子铁心的转子槽当中的转子主绕组、第一转子副绕组和第二转子副绕组,转子铁心固定设置于转轴上；定子组件,包括定子铁心、及布置于定子铁心的定子槽当中的定子主绕组、第一定子副绕组、第二定子副绕组和第三定子副绕组,定子铁心套设在转子铁心外且固定设置于机壳上。本发明通过主副绕组之间的电磁耦合来建立电机的空载电压,取消了传统交流励磁机,降低了电机的制造及运行成本,提高了电机的运行可靠性,降低了维修工作量；同时还通过AVR调节定子副绕组电流,实现了电机端电压的调节。(The present invention provides a synchronous motor, comprising: a housing; the rotating shaft is connected with the machine shell and can rotate relative to the machine shell; the rotor assembly comprises a rotor core, a rotor main winding, a first rotor secondary winding and a second rotor secondary winding, wherein the rotor main winding, the first rotor secondary winding and the second rotor secondary winding are arranged in a rotor groove of the rotor core; the stator assembly comprises a stator core, a stator main winding, a first stator auxiliary winding, a second stator auxiliary winding and a third stator auxiliary winding, wherein the stator main winding, the first stator auxiliary winding, the second stator auxiliary winding and the third stator auxiliary winding are arranged in a stator slot of the stator core, and the stator core is sleeved outside the rotor core and fixedly arranged on the machine shell. According to the invention, the no-load voltage of the motor is established through the electromagnetic coupling between the main winding and the auxiliary winding, the traditional alternating current exciter is cancelled, the manufacturing and running cost of the motor is reduced, the running reliability of the motor is improved, and the maintenance workload is reduced; meanwhile, the current of the stator secondary winding is regulated through the AVR, so that the voltage of the motor terminal is regulated.)
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种同步电机。
背景技术
同步电机和感应电机(即异步电机)一样是一种常用的交流电机。同步电机是电力系统的心脏，它是一种集旋转与静止、电磁变化与机械运动于一体，实现电能与机械能变换的元件。同步电机分为同步发电机和同步电动机。现代发电厂中的交流机以同步发电机为主。
现有技术当中，目前同步电机通常采用交流励磁机和副励磁机进行励磁，从而形成了三结构形式的同步电机。或者一些同步电机取消了副励磁机，形成了两结构形式的同步电机，例如三次谐波励磁发电机。但这两种形式的同步电机，由于都需要依赖于交流励磁机，降低了电机运行的可靠性，增加了维护工作量，提高了制造和运行成本。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种同步电机，以解决现有同步电机运行可靠性差、维护工作量大、制造和运行成本高的问题。
根据本发明实施例当中的一种同步电机，所述同步电机包括：
机壳；
转轴，与所述机壳相连并可相对所述机壳转动；
转子组件，包括转子铁心、转子主绕组、第一转子副绕组和第二转子副绕组，所述转子铁心固定设置于所述转轴上，所述转子主绕组、所述第一转子副绕组和所述第二转子副绕组布置于所述转子铁心的外壁沿周向开设的转子槽当中；
定子组件，包括定子铁心、定子主绕组、第一定子副绕组、第二定子副绕组和第三定子副绕组，所述定子铁心套设在所述转子铁心外且固定设置于所述机壳上，所述定子主绕组、所述第一定子副绕组、所述第二定子副绕组和所述第三定子副绕组布置于所述定子铁心的内壁沿周向开设的定子槽当中；
其中，所述第一转子副绕组和所述第二转子副绕组通过转子整流模块与所述转子主绕组电连接；
其中，所述第一定子副绕组和所述第二定子副绕组通过定子整流模块与所述第三定子副绕组电连接，所述定子主绕组与所述定子整流模块和所述第三定子副绕组连接的线路连接。
进一步地，所述转子主绕组、所述第一转子副绕组和所述第二转子副绕组构成一组转子绕组，所述转子组件包括多组所述转子绕组；
所述转子铁心的外壁沿周向开设有多组转子槽，每组所述转子槽对应布置一组所述转子绕组。
进一步地，每组转子槽包含两个转子槽，所述转子槽沿所述转子铁心的径向延伸；
每个所述转子槽内均布置一所述转子主绕组，所述第一转子副绕组和所述第二转子副绕组布置于不同的所述定子槽当中、且位于所述转子主绕组远离所述转轴的一侧。
进一步地，所述定子主绕组、所述第一定子副绕组、所述第二定子副绕组和所述第三定子副绕组构成一组定子绕组，所述定子组件包括多组所述定子绕组；
所述定子铁心的内壁沿周向开设有多组定子槽，每组所述定子槽对应布置一组所述定子绕组。
进一步地，每组定子槽包含三个定子槽，所述定子槽沿所述定子铁心的径向延伸；
每个所述定子槽内均布置一所述定子主绕组，所述第一定子副绕组、所述第二定子副绕组和所述第三定子副绕组布置于不同的所述定子槽当中、且位于所述定子主绕组远离所述转轴的一侧。
进一步地，所述定子整流模块和所述第三定子副绕组连接的线路上设有自动电压调节器，所述定子主绕组与所述自动电压调节器连接。
进一步地，所述定子主绕组为三相绕组、单相绕组或多相绕组，所述定子主绕组为整数槽绕组或分数槽绕组；
所述第一定子副绕组和第二定子副绕组为三相绕组、单相绕组或多相绕组，所述第三定子副绕组为单相绕组。
进一步地，所述第一转子副绕组和第二转子副绕组为三相绕组、单相绕组或多相绕组。
进一步地，所述定子主绕组的极对数与定子副绕组的极对数成奇次倍数关系或偶次倍数关系，所述定子副绕组包括所述第一定子副绕组、第二定子副绕组和第三定子副绕组；
所述转子主绕组的极对数与转子副绕组的极对数成奇次倍数关系或偶次倍数关系，所述转子副绕组包括所述第一转子副绕组和第二转子副绕组。
进一步地，所述同步电机为凸极结构或隐极结构。
与现有技术相比：通过增加定子副绕组和转子副绕组，以通过定子主绕组、定子副绕组与转子主绕组、转子副绕组之间的电磁耦合来建立电机的空载电压，从而不需要借助交流励磁机来进行励磁，进而可以取消交流励磁机，降低了电机的制造及运行成本，提高了电机的运行可靠性，降低了维修工作量。
附图说明
图1为本发明一实施例当中的同步电机的截面图；
图2为本发明一实施例当中的同步电机的电气接线原理图。
如下
具体实施方式
将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一
请参阅图1-图2，所示为本发明实施例一中的同步电机，包括机壳(图未示出)、与机壳相连并可相对机壳转动转轴10、与转轴10固定连接以跟随转轴10同步转动的转子组件、以及套设置转子组件外并固定于机壳上的定子组件。
机壳的两端设置有轴承(图未示出)，转轴10穿设于机壳内部，转轴10的两端分别通过该轴承与机壳转动连接。转子组件和定子组件均设于机壳的内部，以受机壳的保护。在具体实施时，机壳的材料、形状等不做严格限制，满足使用要求即可，例如机壳可以设置成圆桶状。
其中，转子组件包括转子铁心6、转子主绕组7、第一转子副绕组8和第二转子副绕组9，转子铁心6固定设置于转轴10上，转子主绕组7、第一转子副绕组8和第二转子副绕组9布置于转子铁心6的外壁沿周向开设的转子槽当中。
在本实施例一些情况当中，如图1所示，转子主绕组7、第一转子副绕组8和第二转子副绕组9构成一组转子绕组，转子组件包括多组该转子绕组，转子铁心6的外壁沿周向开设有多组转子槽，每组转子槽对应布置一组转子绕组。更具体地，每组转子槽包含两个转子槽，转子槽沿转子铁心6的径向延伸，每个转子槽内均布置一转子主绕组7，第一转子副绕组8和第二转子副绕组9布置于不同的定子槽当中、且位于转子主绕组7远离转轴10的一侧。
同样地，定子组件包括定子铁心1、定子主绕组2、第一定子副绕组3、第二定子副绕组4和第三定子副绕组5，定子铁心1套设在转子铁心6外且固定设置于机壳上，定子主绕组2、第一定子副绕组3、第二定子副绕组4和第三定子副绕组5布置于定子铁心1的内壁沿周向开设的定子槽当中。
在本实施例一些情况当中，如图1所示，定子主绕组2、第一定子副绕组3、第二定子副绕组4和第三定子副绕组5构成一组定子绕组，定子组件包括多组该定子绕组，定子铁心1的内壁沿周向开设有多组定子槽，每组定子槽对应布置一组定子绕组。更具体地，每组定子槽包含三个定子槽，定子槽沿定子铁心1的径向延伸，每个定子槽内均布置一定子主绕组2，第一定子副绕组3、第二定子副绕组4和第三定子副绕组5布置于不同的定子槽当中、且位于定子主绕组2远离转轴10的一侧。
在具体实施时，定子主绕组2为三相绕组、单相绕组或多相绕组，定子主绕组2为整数槽绕组或分数槽绕组。第一定子副绕组3和第二定子副绕组4为三相绕组、单相绕组或多相绕组，第三定子副绕组5为单相绕组。第一转子副绕组8和第二转子副绕组9为三相绕组、单相绕组或多相绕组。定子主绕组2的极对数与定子副绕组的极对数成奇次倍数关系或偶次倍数关系，定子副绕组包括第一定子副绕组3、第二定子副绕组4和第三定子副绕组5。转子主绕组7的极对数与转子副绕组的极对数成奇次倍数关系或偶次倍数关系，转子副绕组包括第一转子副绕组8和第二转子副绕组9。同步电机为凸极结构或隐极结构。
除此之外，如图2所示，第一转子副绕组8和第二转子副绕组9通过转子整流模块与转子主绕组7电连接。此外，第一定子副绕组3和第二定子副绕组4通过定子整流模块与第三定子副绕组5电连接，定子主绕组2与定子整流模块和第三定子副绕组5连接的线路连接。其中，转子整流模块和定子整流模块具体可以为整流二极管。
进一步地，在本实施例一些可选情况当中，定子整流模块和第三定子副绕组5连接的线路上设有自动电压调节器(Automatic Voltage Regulator，简称AVR)，定子主绕组2与自动电压调节器连接，从而实现控制转子主绕组7的励磁电流，从而达到调节电机端电压的目的。
本实施例当中的同步电机，在用作发电机时，定子主绕组2与负载连接，在用作电动机时，定子主绕组2与外电源相连。结合图2，本实施例当中的同步电机的具体工作原理为：当电机空载运行时，转子铁心6以同步转速旋转，电机中的剩磁会在第一定子副绕组3和第二定子副绕组4中感应电势，该电势产生的电流经定子整流模块整流后形成直流电提供给第三定子副绕组5。第三定子副绕组5提供给气隙一个磁场，以使第一转子副绕组8和第二转子副绕组9中也感应电势，该感应电势产生的电流经转子整流模块整流后提供给转子主绕组7，从而建立电机的空载电压，从而取消交流励磁机；
此外，为了调节电机端电压，第一定子副绕组3和第二定子副绕组4经AVR来调节流经第三定子副绕组5的电流，进而控制第一转子副绕组8和第二转子副绕组9的感应电势，从而控制流经转子主绕组7电流，实现了发电机端电压调节的目的。
与现有技术相比，本发明的同步电机至少具有如下优点：
1、通过增加定子副绕组和转子副绕组，以通过定子主绕组、定子副绕组与转子主绕组、转子副绕组之间的电磁耦合来建立电机的空载电压，从而不需要借助交流励磁机来进行励磁，进而取消了交流励磁机，形成了一种全新的单电枢铁心结构形式的同步电机，降低了电机的制造及运行成本，提高了电机的运行可靠性，降低了维修工作量；
2、通过AVR调节定子副绕组电流，实现了电机端电压的调节。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。