太阳城集团

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复合式永磁同步电机.pdf

摘要
申请专利号:

CN201110278107.9

申请日:

2011.09.19

公开号:

太阳城集团CN103001437B

公开日:

2015.01.28

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效号牌文件类型代码:1604号牌文件序号:101444322802IPC(主分类):H02K 21/16专利申请号:2011102781079申请日:20110919|||公开
IPC分类号: H02K21/16; H02K1/27; H02K1/14; H02K11/00 主分类号: H02K21/16
申请人: 黄仲钦; 萧钧毓; 叶胜年
发明人: 黄仲钦; 萧钧毓; 叶胜年
地址: 中国台湾台北市
优先权:
专利代理机构: 中科专利商标代理有限责任公司 11021 代理人: 周国城
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法律状态
申请(专利)号:

CN201110278107.9

授权太阳城集团号:

103001437B||||||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2015.01.28|||2013.04.24|||2013.03.27

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种复合式永磁同步电机,可通过变更接线方式切换成三相、六相或九相的不同相位,而与市电侧不同电压并联,其包括:一永磁同步电机模块包含一转子单元及一定子单元;一底座具有一容置部;一顶盖具有一前表面;及一轴承,是穿透前表面。转子单元设置有P个转子磁石,定子单元具有S个槽;相邻的两槽之间具有一齿部并缠绕有一线圈,其中P为38N、S为36N;或P为34M、S为36M,而N及M为正整数。本发明不仅适用于风力发电机中,亦适用于任何电机结构中,而其可依需求切换至不同相位的特性则提供更多使用上的灵活性。

权利要求书

权利要求书一种永磁同步电机模块,包括:
一转子单元;以及
一定子单元,该定子单元是将该转子单元包围于其中;
其中,该转子单元设置有P个转子磁石,该定子单元则具有S个槽;相邻的两槽之间并具有一齿部,每一该些齿部均有一线圈缠绕于其上;
其中,P为38N、S为36N,而N为正整数;或P为34M、S为36M,而M为正整数。
根据权利要求1所述的永磁同步电机模块,其更包括一切换装置,该切换装置被连接至缠绕于每一该些齿部上的线圈,以通过变更线圈的接线模式而将该永磁同步电机模块切换成不同的相位。
根据权利要求1所述的永磁同步电机模块,其中,该转子单元具有一转子硅钢片,该定子单元则具有一定子硅钢片,且该转子硅钢片及该定子硅钢片是由硅钢片或复合软磁材质所构成。
根据权利要求1所述的永磁同步电机模块,其中,该转子单元为一内转式径向转子单元、或为一外转式径向转子单元。
一种复合式永磁同步电机,包括:
一永磁同步电机模块,该永磁同步电机模块包含一转子单元及一定子单元,且该定子单元是将该转子单元包围于其中;
一底座,该底座具有一容置部;
一顶盖,该顶盖具有一前表面,且是与该底座结合,以将该永磁同步电机模块夹置于该底座与该顶盖之间;以及
一轴承,其穿透该前表面,且与该转子单元连接;
其中,该转子单元设置有P个转子磁石,该定子单元则具有S个槽;相邻的两槽之间并具有一齿部,每一该些齿部均有一线圈缠绕于其上;
其中,P为38N、S为36N,而N为正整数;或P为34M、S为36M,而M为正整数。
根据权利要求5所述的复合式永磁同步电机,其更包括一切换装置,该切换装置被连接至缠绕于每一该些齿部上的线圈,以通过变更线圈的接线模式而切换成不同的相位。
根据权利要求5所述的复合式永磁同步电机,其中,该转子单元具有一转子硅钢片,该定子单元则具有一定子硅钢片,且该转子硅钢片及该定子硅钢片是由硅钢片、或复合软磁材质所构成。
根据权利要求5所述的复合式永磁同步电机,其中,该转子单元为一内转式径向转子单元、或为一外转式径向转子单元。
根据权利要求5所述的复合式永磁同步电机,其中,缠绕于该些齿部上的该些线圈是以三相、六相、或九相接线法互相接线。
根据权利要求9所述的复合式永磁同步电机,其中,该三相接线法为串联式三相接线法、或为并联式三相接线法。

说明书

说明书复合式永磁同步电机
技术领域
本发明是与一种复合式永磁同步电机有关,尤指一种可任意切换为三相、六相或九相的不同的相位,而可与不同电压110/220/440V的市电侧进行并联的复合式永磁同步电机。
背景技术
电能对人类而言,已经成为一种不可或缺的能源。以目前而言,火力发电仍是目前世界上发电厂最多发电量也最大的一种发电方式。火力发电主要是以燃绕煤、石油、天然气等化石燃料,来加热水并产生蒸气以推动发电机。然而,火力发电会对环境造成相当大的负担,例如增加二氧化碳或增加酸雨机率等。
另外,核能发电亦是目前世界上相当常用的一种发电方式。核能发电是利用可控制的核反应来获取能量,从而得到动力、热量和电能。然而核能发电最大的缺点就是核废料的处理。核废料具有放射性,因此放射性废料都需要与外界隔绝。虽然物质的放射性会随太阳城集团而减弱,但核能发电所产发的核废料通常需要封存数年,而某些高级废料则有可能需要封藏上千年。
此外,由于全球能源日渐消耗,根据美国能源部经由美国能源太阳城集团协会的国际能源展望2006年报告预测,在2003年到2030年,全球能源消秏将以每年成长2%的速度成长。相较之下,全球风力发电系统亦随之快速成长,而由1995年的4.8GW到2005年的58GW平均每年成长24%,因此提高风力发电系统的效率以及减少其重量和体积便成为相关领域的未来发展趋势。
风力发电是利用空气流动来做功,并进而提供给人类一种可利用的能量。当空气流速越高,动能就越大。人们可以用风车把风的动能转化为旋转的动作,来推动发电机以产生电力。相较于火力或是核能发电。风力发电于对环境的污染相对较低,也不会有废料的问题需要处理,再者,风能是大自然中取之不尽能源,亦不受到石化能源短缺的影响。
于风力发电系统中,由于其发电机侧的电流谐波很高,因此将对其发电机产生不良的影响,而造成例如机械效率的降低、谐波频率易造成铁损与铜损而导致发电机容易过热、转矩的损耗、产生噪音以及最后产生机械震动等等问题。因此,如何有效降低发电机侧的电流谐波以提高效率,为风力发电系统中,更甚至是所有发电系统中极欲改善的一课题。
传统上,电机结构多以三相电机结构为主,例如常见的三相发电机、或三相电动机。再者,为随着科技的进步与人类用电量的提升,传统的三相电机结构已无法满足需求。因此,具有六相结构的电机结构便因应而生。除此之外,更有研究做出具有三相及六相切换的电机结构,除可再提高导体的的利用率,亦可提高电机结构运转时的可靠度及安全性。
然而,具有三相及六相切换的电机结构亦已无法达到现今业界的需求,业界极需要一种创新的电机结构。因此,本发明的发明人乃研发出一种创新的复合式电机结构,其是具有可任意切换至三相、六相或九相等的不同的相位。其中,由于单一九相电机结构为一创新的电机结构,因为其特殊的槽极数配置及电工角度的匹配等问题,使得九相电机结构在制作上便具有相当的难度,更不用说是构建出可进一步与三相及六相进行切换的电机结构。本发明的发明人克服前述已知技艺的问题与困难,而进一步研发出本发明的可任意切换至三相、六相或九的复合式电机结构,其不仅可适用于风力发电机中,亦可适用于任何电机结构中,实为业界带来创新的发明。
发明内容
本发明的一目的在于提供一永磁同步电机模块,以使本发明的永磁同步电机模块能任意切换为三相、六相或九相的不同的相位。
本发明的另一目的在于提供一种复合式永磁同步电机,以使本发明的复合式永磁同步电机能任意切换为三相、六相或九相的不同的相位。
本发明的再一主要目的在于提供一种复合式永磁同步电机,以使此复合式永磁同步电机能与不同电压110/220/440V的市电侧作并联,亦可降低发电机的涟波因素,进而降低发电机在运转时的噪音,同时提升发电机的输出效率。
为达成上述目的,本发明的复合式永磁同步电机包括:一转子单元;以及一定子单元,此定子单元是将此转子单元包围于其中;其中,此转子单元设置有P个转子磁石,此定子单元则具有S个槽,其中,P是代表前述的永磁同步电机模块(或前述的复合式永磁同步电机)的极数,而S则代表其的槽数;此外相邻的两槽之间并具有一齿部,每一该些齿部均有一线圈缠绕于其上;其中,P为38N、S为36N,而N为正整数;或P为34M、S为36M,而M为正整数。
为达成上述目的,本发明的复合式永磁同步电机包括:一永磁同步电机模块,此永磁同步电机模块包含一转子单元及一定子单元,且此定子单元是将此转子单元包围于其中;一底座,此底座具有一容置部;一顶盖,此顶盖具有一前表面,并且是与此底座结合,以将此永磁同步电机模块夹置于此顶盖与此底座之间;以及一轴承,此轴承是穿透此前表面,且与此转子单元连接;其中,此转子单元设置有P个转子磁石,此定子单元则具有S个槽;相邻的两槽之间并具有一齿部,每一该些齿部均有一线圈缠绕于其上;其中,P为38N、S为36N,而N为正整数;或P为34M、S为36M,而M为正整数。
本发明的复合式电机结构,不仅可适用于风力发电机中,亦可适用于任何电机结构中,同时其亦可依需求切换至三相、六相或九相等不同相位的特性,而为该些电机结构提供了更多使用上的弹性,此外,由于本发明的电机结构可以进一步分别用来构建三相、六相或九相的电机结构,因此其可以使得相同的制作模具,具备更为广泛的应用范围,进一步降低制作成本。
附图说明
图1是本发明实施例1的38极36槽永磁同步电机模块的转子极数/定子槽数搭配态样的示意图。
图2是本发明实施例1的38极36槽永磁同步电机模块的使用示意图。
图3a是本发明的38极36槽永磁同步电机模块的径向定子单元,所采用的三相串联式定子绕组接线法的接线示意图。
图3b为本发明的38极36槽永磁同步电机模块的径向定子单元,所采用的三相并联式定子绕组接线法的接线示意图。
图4为本发明的38极36槽永磁同步电机模块的径向定子单元,所采用的六相定子绕组接线法的接线示意图。
图5是本发明的38极36槽永磁同步电机模块的径向定子单元所采用的九相定子绕组接线法的接线示意图。
图6是本发明实施例2的永磁同步电机模块的转子极数/定子槽数搭配态样的示意图。
图7为本发明实施例3的复合式永磁同步电机的爆炸示意图。
【主要元件符号说明】
11、61、71    永磁同步马达模块
111、611、711 转子单元
112、612、712 定子单元
1111、6111  转子磁石
1112、6112  转子硅钢片
1122、6122  定子硅钢片
1121、6121  槽
1123、6123  齿部
21  线圈          22  接线端
23  切换装置      72  底座
73  顶盖          74  轴承
721 容置部        731 前表面
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。此外,本发明亦可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用,且本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用,而在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
本发明的复合式永磁同步电机包括:一转子单元;以及一定子单元,此定子单元是将此转子单元包围于其中;其中,此转子单元设置有P个转子磁石,此定子单元则具有S个槽,其中,P为38N、S为36N,而N为正整数;或P为34M、S为36M,而M为正整数。然而,在下述的说明内容中为了简化相关说明,申请人拟分别就38极36槽以及34极36槽等的槽极比的结构来进行例示说明本发明的接线法,至于其它倍数的槽极比的接线法,本领域技术人员自可由本案的揭示内容加以推演与变化,故不于此赘述。
实施例1:38极36槽永磁同步电机模块
请参阅图1,图1为本发明实施例1的38极36槽永磁同步电机模块的转子极数/定子槽数搭配态样的示意图。如图1所示,于本发明实施例1的38极36槽永磁同步电机模块11中,其转子单元111被配置有38个转子磁石1111,且这38个转子磁石1111是由永久磁铁所构成,其材质可为铷铁硼或氧化铁。
但需注意的是,构成这些永久磁铁的磁石材料可以包括(但不限于):铷铁硼(Nd‑Fe‑B)、氧化铁(Ferrite)、钐钴(SmCo)、或铝镍钴(AlNiCo)等材料,但是前述的38个转子磁石1111较佳地由铷铁硼所构成。除此之外,为了增加永磁同步电机模块11的运作效率,转子单元111其具有一转子硅钢片1112,且转子硅钢片1112是位于前述的38个转子磁石1111的内侧。
另一方面,如图1所示,永磁同步电机模块11的定子单元112则设置有36个槽1121,相邻的两个槽1121之间具有一齿部1123。意即,定子单元112具有36个齿部1123。再者,定子单元112更具有一设置于这36个槽1121的外侧的定子硅钢片1122。此外,这36个齿部1123是分别有一线圈缠绕于其上。除此之外,在本发明的永磁同步电机模块中,是利用38极36槽的搭配,以此该等36个线圈可以以一多相定子绕组接线法来互相接线,并通过此一多相定子绕组接线法,而使得本发明实施例1的38极36槽永磁同步电机模块能任意切换至三相、六相或九相等的不同的相位,以能与不同电压110/220/440V的市电侧进行并联。需再注意的是,上述的转子硅钢片1112与定子硅钢片1122的设置并非为必要,此二硅钢片是在进一步提高本发明实施例1的38极36槽永磁同步电机模块的效率,并不为本发明实施例1的38极36槽永磁同步电机模块能任意切换至三相、六相或九相等的不同的相位所需的必要元件。
以下将就前述的多相定子绕组接线法的接线方式进行详细的说明。首先,请再参考图1,其中所示的1至36的编号为径向定子单元112所具的36个齿部1123的编号,至于编号的方法则为:先任意选定一齿部为基准齿部,且将此基准齿部的编号订为1。随后,再以逆时针方向的顺序,依序将剩下的35个齿部编上2至36的编号。如此,便可将所有36个齿部一一编号完毕。上述的编号方向并不局限于逆时针方向,亦可为顺时针方向。
随后,请再参阅图2,图2为本发明实施例1的38极36槽永磁同步电机模块的使用示意图。如图2所示,每一齿部1123皆有一线圈21缠绕于其上。需注意的是,线圈21较佳地是先缠绕于一例如一绝缘的绝缘单元(图中未示)上,再将绝缘单元套设于齿部1123。然而,将线圈先缠绕于一绝缘单元上再套设至齿部为本发明所属技术领域中惯用的技术手段,在此便不再赘述其实施方式。
接着,将每一缠绕于齿部1123上的线圈拉出2条接线端22。如图2所示,图2中的38极36槽永磁同步电机模块具有36个齿部,每一齿部均缠绕有一线圈,因此其总共缠绕有36个线圈。再者,每一线圈均具有2条接线端,而因此其总共有72条接线端。而此72条接线端皆被连接至一切换装置23。
其中,切换装置23是用以切换本发明的38极36槽永磁同步电机模块的相位,意即切换装置23是用于将本发明的38极36槽永磁同步电机模块,切换至三相、六相、或九相。当切换装置23将本发明38极36槽永磁同步电机模块切换至三相时,切换装置23是将前述的72条接线端,依三相的接线法进行接线以达成三相的功效。
更进一步来说,此三相的接线法接线可为串联式三相接线法、或为并联式三相接线法。请参阅图3a,图3a为本发明的38极36槽永磁同步电机模块的定子单元,所采用的三相串联式定子绕组接线法的接线示意图。其中,上述的串联式三相接线法,可以使得本发明的38极36槽永磁同步电机模块,形成一包含abc三相的绕组,并以此构成一三相串联式永磁同步电机。详言之,其是通过将缠绕于此定子单元112的第1齿部、第2齿部、第3齿部、第4齿部、第5齿部、第6齿部、第19齿部、第20齿部、第21齿部、第22齿部、第23齿部、第24齿部的线圈依序进行接线,以构成此a相绕线;并将缠绕于此定子单元112的第13齿部、第14齿部、第15齿部、第16齿部、第17齿部、第18齿部、第31齿部、第32齿部、第33齿部、第34齿部、第35齿部、第36齿部的线圈依序进行接线,以构成此b相绕线;同时通过将缠绕于此定子单元112的第7齿部、第8齿部、第9齿部、第10齿部、第11齿部、第12齿部、第25齿部、第26齿部、第27齿部、第28齿部、第29齿部、第30齿部的线圈依序进行接线,以构成此c相绕线。需注意的是,依据上述图3a所示的接线法,可使本发明的38极36槽永磁同步电机模块,将会形成一三相串联式永磁同步电机。其中,a相绕线、b相绕线及c相绕线三者之间的相位差均为120度。
接着,请参阅图3b,图3b为本发明的38极36槽永磁同步电机模块的径向定子单元,所采用的三相并联式定子绕组接线法的接线示意图。其中,上述的并联式三相接线法,是使得本发明的38极36槽永磁同步电机模块,形成一包含abc三相的绕组,并以此构成一三相并联式永磁同步电机。详言之,其是通过将缠绕于此定子单元112的第1齿部、第2齿部、第3齿部、第4齿部、第5齿部、第6齿部的线圈依序进行接线而构成的一a1绕线、以及一将缠绕于此定子单元112的第19齿部、第20齿部、第21齿部、第22齿部、第23齿部、第24齿部的线圈依序进行接线而构成的一a2绕线相互加以并联,意即将此a1绕线及此a2绕线并联以构成该a相绕线;将缠绕于此定子单元112的第13齿部、第14齿部、第15齿部、第16齿部、第17齿部、第18齿部的线圈依序进行接线而构成的一b1绕线、以及一将缠绕于此径向定子单元112的第31齿部、第32齿部、第33齿部、第34齿部、第35齿部、第36齿部的线圈依序进行接线而构成的一b2绕线相互加以并联,意即将此b1绕线及此b2绕线并联以构成该b相绕线;将缠绕于此定子单元112的第7齿部、第8齿部、第9齿部、第10齿部、第11齿部、第12齿部的线圈依序进行接线而构成的一c1绕线、以及一将缠绕于此定子单元112的第25齿部、第26齿部、第27齿部、第28齿部、第29齿部、第30齿部的线圈依序进行接线而构成的一c2绕线相互加以并联,意即将且此c1绕线及此c2绕线并联以构成该c相绕线。需注意的是,依据上述图3b所示的接线法,可使本发明的38极36槽永磁同步电机模块,将会形成一三相并联式永磁同步电机。其中,a相绕线、b相绕线及c相绕线三者之间的相位差均为120度。
再者,当切换装置23将本发明的38极36槽永磁同步电机模块切换至六相时,切换装置23是将72条接线端依据六相的接线法加以接线以达成六相的功效。
如图4所示,前述的六相的接线法是用以使得本发明的38极36槽永磁同步电机模块,形成一包含abc三相的第一绕组以及一包含xyz三相的第二绕组,并以此构成一六相永磁同步电机。详细言之,其是通过将缠绕于此定子单元112的第1齿部、第2齿部、第3齿部、第19齿部、第20齿部、第21齿部的线圈依序接线,以构成此a相绕线;并将缠绕于此定子单元112的第13齿部、第14齿部、第15齿部、第31齿部、第32齿部、第33齿部的线圈依序接线,以构成此b相绕线;同时通过将缠绕于此定子单元112的第7齿部、第8齿部、第9齿部、第25齿部、第26齿部、第27齿部的线圈依序接线,以构成此c相绕线。再者,将缠绕于此定子单元112的第4齿部、第5齿部、第6齿部、第22齿部、第23齿部、第24齿部的线圈依序接线,以构成此x相绕线;并缠绕于此定子单元112的第16齿部、第17齿部、第18齿部、第34齿部、第35齿部、第36齿部的线圈依序接线,以构成此y相绕线;同时通过将缠绕于此定子单元112的第10齿部、第11齿部、第12齿部、第28齿部、第29齿部、第30齿部的线圈依序接线,以构成此z相绕线。需注意的是,依据上述图4所示的接线,本发明的38极36槽永磁同步电机模块将会形成一六相永磁同步电机。其中,此第二绕组的x相绕线、y相绕线及z相绕线三者之间的相位差均为120度,而此一介于此第一绕组的a相绕线及此第二绕组的x相绕线之间的相位差为30度。
此外,当切换装置23将本发明的38极36槽永磁同步电机模块切换至九相时,切换装置23是将72条接线端依据九相的接线法接线以达成九相的功效。
如图5所示,前述的九相的接线法是用以使得本发明的38极36槽永磁同步电机模块,形成一包含abc三相的第一绕组、一包含uvw三相的第二绕组及一包含xyz三相的第三绕组,并以此构成一九相永磁同步电机。详言之,其是通过将缠绕于此定子单元112的第1齿部、第2齿部、第19齿部、第20齿部的线圈依序接线,以构成此a相绕线;并将缠绕于此定子单元112的第13齿部、第14齿部、第31齿部、第32齿部的线圈依序接线,以构成此b相绕线;同时通过将缠绕于此定子单元112的第7齿部、第8齿部、第25齿部、第26齿部的线圈依序接线,以构成此c相绕线。再者,将缠绕于此定子单元112的第5齿部、第6齿部、第23齿部、第24齿部的线圈依序接线,以构成此x相绕线;并将缠绕于此定子单元112的第17齿部、第18齿部、第35齿部、第36齿部的线圈依序接线,以构成此y相绕线;同时通过将缠绕于此定子单元112的第11齿部、第12齿部、第29齿部、第30齿部的线圈依序接线,以构成此z相绕线。此外,将缠绕于此定子单元112的第3齿部、第4齿部、第21齿部、第22齿部的线圈依序接线,以构成此u相绕线;并将缠绕于此定子单元112的第15齿部、第16齿部、第33齿部、第34齿部的线圈依序接线,以构成此y相绕线;同时通过将缠绕于此定子单元112的第9齿部、第10齿部、第27齿部、第28齿部的线圈依序接线,以构成此z相绕线。需注意的是,依据上述图5所示的接线法,本发明的38极36槽永磁同步电机模块便会形成一九相永磁同步电机。其中,此第三绕组的u相绕线、v相绕线及w相绕线三者之间的相位差均为120度,而此一介于此第二绕组的x相绕线及此第三绕组的u相绕线之间的相位差为20度。
除此之外,前述的多相定子绕组接线法(三相、六相、九相接线法)于各齿部上的绕组方向、匝数均是相同,因此其是通过外部的接线方式,并依前述的三相、六相、或九相的接线方式,来形成一可任意切换为三相、六相、或九相的38极36槽永磁同步电机模块。
因此,切换装置23是将本发明的38极36槽永磁同步电机模块切换至三相、六相、或九相的不同的相位。如此一来,于不同的应用场合下,可任意切换本发明的38极36槽永磁同步电机模块的相位来满足不同的需求。
综上所述,于本实施例中,缠绕于每一齿部1123上的线圈21是拉出2条接线端至切换装置23,以使其得以切换至不同的相位。例如,当切换装置23将本发明的38极36槽永磁同步电机模块切换至三相时,切换装置23是将线圈21的接线端依如图3a或3b所示的接线方式接线;当切换装置23将本发明的38极36槽永磁同步电机模块切换至六相时,切换装置23是将线圈21的接线端依如图4所示的接线方式接线;而例如当切换装置23将本发明的38极36槽永磁同步电机模块切换至九相时,切换装置23是将线圈21的接线端依如图5所示的接线方式接线。
实施例2:34极36槽永磁同步电机模块
请参阅图6,图6为本发明实施例2的永磁同步电机模块的转子极数/定子槽数搭配态样的示意图。如图6所示,于本发明实施例2的永磁同步电机模块61中,其转子单元611配置有34个转子磁石6111,且这34个转子磁石6111是由永久磁铁所构成,其材质可为铷铁硼或氧化铁。
但需注意的是,构成这些永久磁铁的磁石材料可以包括(但不限于):铷铁硼(Nd‑Fe‑B)、氧化铁(Ferrite)、钐钴(SmCo)、或铝镍钴(AlNiCo)等材料,但是前述的34个转子磁石6111是较佳地由铷铁硼所构成。除此之外,为了增加永磁同步电机模块61的运作效率,转子单元611具有一转子硅钢片6112,且转子硅钢片6112是位于前述的34个转子磁石6111的内侧。
另一方面,如图6所示,永磁同步电机模块61的定子单元612则设置有36个槽6121,相邻的两个槽6121之间具有一齿部6123。意即,定子单元612具有36个齿部6123。再者,定子单元612更具有一设置于这36个槽6121的外侧的定子硅钢片6122。此外,这36个齿部6123是分别有一线圈缠绕于其上。除此之外,在本发明的永磁同步电机模块中,是利用34极36槽的搭配,因此,这36个线圈可以以一多相定子绕组接线法而互相接线,并通过多相定子绕组接线法而使得本发明实施例2的34极36槽永磁同步电机模块能任意切换至三相、六相或九相等的不同的相位,以能与不同电压110/220/440V的市电侧进行并联。
其中,需注意的是,本发明实施例2的34极36槽永磁同步电机模块的实施方式,是与本发明实施例1的38极36槽永磁同步电机模块的实施方式相似,其等皆是利用槽极数的搭配来达成可以在三相、六相、或九相等不同相位之间切换的功效。其等之间的差异处是在于:若选用34极36槽为基准的槽极数搭配,其接线法是与图3a、图3b、图4、及图5中所示的接线法相同,并再将图3a、图3b、图4、及图5所示的b相与c相对调即可适用于34极36槽的槽极数搭配。
实施例3:38极36槽复合式永磁同步电机
请参阅图7,其为本发明实施例3的复合式永磁同步电机的爆炸示意图。如图7所示,本发明的复合式永磁同步电机包括:一永磁同步电机模块71、一底座72、一顶盖73、及一轴承74。其中,永磁同步电机模块71包含一转子单元711及一定子单元712,且定子单元712是将转子单元711包围于其中,藉以构成业界所谓的「内转式架构」。此外,底座72具有一容置部721。如图7所示,本发明的复合式永磁同步电机的底座72与顶盖73,是将前述的永磁同步电机模块71夹置于两者之间。除此之外,顶盖73具有一前表面731,轴承74则是穿透顶盖73的前表面731,而与转子单元711连接。
需注意的是,于本发明实施例3的复合式永磁同步电机中,永磁同步电机模块71可选用实施例1的38极36槽永磁同步电机模块、亦或可选用实施例2的34极36槽永磁同步电机模块。较佳地,于本发明实施例3的复合式永磁同步电机中,永磁同步电机模块71是选用实施例1的38极36槽永磁同步电机模块。
由实施例1中的说明可知,在本发明的复合式永磁同步电机中,这36个位于齿部上的线圈是利用前述的接线方式,并再配合一切换装置来进行三相、六相及九相之间的切换作业,进而使其可与不同电压110/220/440V的市电侧搭配并进行并联。此外,本发明的复合式永磁同步电机其应用范围相当广泛,例如其可用于风力发电系统中,亦可用于洋流发电机中。再者,在将本发明的复合式永磁同步电机用来作为电动机使用时,其亦可应用在电动车、通用风扇、抽水泵浦等等中。由上述说明可知,本发明的复合式永磁同步电机的用途是非常广泛的。
除此之外,因为本发明具有的可切换成三相、六相及九相的特性,可以使得本发明的复合式永磁同步电机可适用于任何发电机或电动机系统中,并使得发电机或电动机系统达到高效率与高稳定性。
此外,本发明的复合式永磁同步电机亦可配合一全桥式二极管整流器以作为一发电机使用,并可与不同电压110/220/440V的市电侧进行并联。如此一来,发电机便不需额外的控制,即可降低直流总线(DC‑BUS)电流及电压涟波成分,以减少发电机的抖动及噪音。同时,亦可减少直流电容使用容量以及减少发电机的制作成本,并提高发电机的效率。本发明的复合式永磁同步电机亦可搭配使用薄膜型电容器,以提高发电机的使用寿命。
再者,当本发明的复合式永磁同步电机运用于风力发电系统中时,在低风速时,三相并联式绕组法或六相绕组法中的第一组三相,可与第二组的三相串联以提高感应电动势(意即于六相绕组中,将abc绕组与xyz绕组串联;或于三相并联式绕组中,将a1、b1、c1绕组分别与a2、b2、c2绕组串联);而在高风速时,三相并联式绕组法或六相绕组法中的第一组三相可与第二组的三相并联(意即于六相绕组中,将abc绕组与xyz绕组并联;或于三相并联式绕组中,将a1、b1、c1绕组分别与a2、b2、c2绕组并联),以满足负载端所需,而感应所产生的多余的电能则可搭配一额外的电池而储存起来,如此即可达到高效率及多应用的性能。而上述的电池可以例如为铅酸电池或锂铁电池。
综上所述,本发明的复合式永磁同步电机是利用特殊的槽极比(如前述的38极36槽、34极36槽、或此二槽极比的倍数),并搭配不同的接线方法来可达成一可以于三相、六相或九相的不同的相位间进行切换的复合式永磁同步电机。并于配合一切换装置下,即可轻易通过变更接线方式而切换成三相、六相或九相的不同的相位。再者,因本发明的复合式永磁同步电机同时具有三种不同的相位可供切换使用,使得本发明的复合式永磁同步电机于使用于例如发电机时,可降低发电机的涟波,进而降低发电机在运转时的噪音,同时提升发电机的输出效率。
例如,当本发明的复合式永磁同步电机从三相被切换至六相时,三相中的abc绕组接线即变为六相中的abc绕组与xyz绕组接线,而于三相中的±440V电压波即降为六相中的±220V电压波。如此,于±440V电压波上的涟波即可被抑制。再者,当本发明的复合式永磁同步电机从六相被切换至九相时,六相中的abc与xyz绕组接线即变为九相中的abc绕组、xyz绕组、与uvw绕组接线,而于六相中的±220V电压波即降为九相中的±110V电压波。如此,于±220V电压波上的涟波亦可被抑制,以达成降低涟波的功效。
需再注意的是,上述的三相/六相/九相接线法是以38极36槽为基准的槽极数搭配为例。若选用34极36槽为基准的槽极数搭配,其接线法是与图3a、图3b、图4、及图5中所示的接线法相同,仅需将图3a、图3b、图4、及图5所示的b相与c相对调,即可适用于34极36槽的槽极数搭配。而其它实施方式已于先前的段落说明,因此亦不再赘述。
再者,本发明的复合式永磁同步电机是可用于一风力发电系统中,其可直接耦合于一低速风车而不需额外的增速齿轮箱。而且,在额定转速下,同一个发电机即可达到与不同电压110/220/440V的市电侧进行并联的目的,藉此将可改善一般传统常用的三相定子绕线的接线方法,亦可降低发电机的涟波因素,同时降低发电机运转时的噪音并提升发电机的输出效率。
需注意的是,于本发明的永磁同步电机模块(或复合式永磁同步电机)中,槽极数的搭配并不限于上述实施例中所用的槽极数(即实施例1的38极36槽、以及实施例2的34极36槽),而是可以视需求而选更多的极数与槽数。例如,若槽极数以38极36槽为基础,则可选用其倍数的76极72槽;而若槽极数以34极36槽为基础,则可选用其倍数的68极72槽。
再者,于本发明的永磁同步电机模块(或复合式永磁同步电机)中,永磁同步电机模块并无限定为何种形式。然而,于前述的实施例中,永磁同步电机模块为一径向磁通型永磁同步电机模块,而径向磁通型永磁同步电机模块中的转子单元与定子单元,则分别为一径向转子单元与一径向定子单元。
除此之外,转子单元更佳可为一内转式径向转子单元、或为一外转式径向转子单元;而定子单元则更佳地可为一内转式径向定子单元、或为一外转式径向定子单元。
另外,此转子单元是较佳地具有一径向转子硅钢片,而此定子单元则是较佳地具有一径向定子硅钢片。其中,此径向转子硅钢片及此径向定子硅钢片,是较佳地由硅钢片或复合软磁材质所构成。此外,此径向转子硅钢片以及此径向定子硅钢片的厚度,是较佳地介于0.13至0.6mm之间。
由上述说明可知,于本发明的永磁同步电机模块(或复合式永磁同步电机)中,是可选用38极36槽、或34极36槽为基础(但不限于上述的槽极数,例如可为前述的成倍数关系的槽极数),并通过此一槽极数的搭配,而使得上述的齿部上缠绕的线圈,可通过不同的接线方法而接出三相、六相、或九相的不同的相位,而上述的接线方法即为前述的多相定子绕组接线法,其可进一步区分为三相接线法、六相接线法、或九相接线法。再者,本发明的永磁同步电机模块(或复合式永磁同步电机)可搭配一切换装置使用,而此切换装置较佳地用以将本发明的永磁同步电机模块(或复合式永磁同步电机),切换至三相、六相、或九相的不同的相位,以与不同电压110/220/440V的市电侧进行并联。需再注意的是,前述的三相接线法可为串联式三相接线法、或为并联式三相接线法。
上述各个实施例仅为了方便说明而举例而已,本发明所主张的权利范围自应以权利要求范围所述为准,而非仅限于上述实施例。

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复合 永磁 同步电机
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