專利名稱：一種無刷雙饋電機(jī)繞線轉(zhuǎn)子繞組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無刷雙饋電機(jī)繞線轉(zhuǎn)子繞組。
背景技術(shù)：
交流無刷雙饋電機(jī)適用于變頻調(diào)速系統(tǒng)，其特點(diǎn)是運(yùn)行可靠和所需變頻器容量小等。這種電機(jī)定子上有兩套繞組，一套極對(duì)數(shù)Sp1，另一套極對(duì)數(shù)為P2。當(dāng)定子繞組P1接通電網(wǎng)電源，產(chǎn)生磁極對(duì)數(shù)Sp1的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電流除產(chǎn)生P1對(duì)極磁場(chǎng)外，還產(chǎn)生P2對(duì)極磁場(chǎng)，這兩種極對(duì)數(shù)磁場(chǎng)相對(duì)轉(zhuǎn)子而言，旋轉(zhuǎn)方向相反，如這時(shí)在定子P2繞組接變頻電源，改變變頻電源的頻率，就可以改變電機(jī)轉(zhuǎn)速?！盁o刷雙饋?zhàn)冾l調(diào)速電動(dòng)機(jī)的原理及在發(fā)電廠輔機(jī)拖動(dòng)中的應(yīng)用前景”(電工技術(shù)雜志，2002年第I期，pp. 7-10)介紹了無刷雙饋?zhàn)冾l調(diào)速電動(dòng)機(jī)的工作原理及現(xiàn)有無刷雙 饋調(diào)速系統(tǒng)存在的一些問題。無刷雙饋?zhàn)冾l調(diào)速電動(dòng)機(jī)要想有較好的性能，關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)子。近年來研究的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)主要有兩種，一種為磁阻轉(zhuǎn)子，另一種為籠型短路繞組轉(zhuǎn)子。由于磁阻轉(zhuǎn)子其鐵芯必須制成類似凸極的結(jié)構(gòu)，籠型短路繞組轉(zhuǎn)子其繞組必須制成同心式分布短路繞組，在這些條件的限制下，使得這兩種轉(zhuǎn)子只能適用于特定的極數(shù)，且性能指標(biāo)離工業(yè)實(shí)用要求有相當(dāng)差距。無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子也可以采用繞線型繞組。繞線型繞組接線方式靈活，線圈跨距可以改變，每個(gè)線圈的匝數(shù)也可以不同，可能做到顯著提高轉(zhuǎn)子性能，使之達(dá)到實(shí)用化的目的。關(guān)于無刷雙饋電機(jī)繞線轉(zhuǎn)子繞組，中國專利ZL200710051768. I文件中公開了一種無刷雙饋電機(jī)繞線轉(zhuǎn)子繞組，這種繞線轉(zhuǎn)子繞組所要求的兩種基波極對(duì)數(shù)P1和P2繞組系數(shù)較高，但因?yàn)榫哂械霓D(zhuǎn)子槽數(shù)較少，轉(zhuǎn)子繞組諧波含量過大而影響了繞組性能；另一個(gè)中國專利ZL200910061297. I文件中公開了另一種無刷雙饋電機(jī)繞線轉(zhuǎn)子繞組，其性能得到了改進(jìn)，高次諧波含量可以較小，但是卻存在線圈有多種匝數(shù)，工藝復(fù)雜，兩種基波極對(duì)數(shù)P1和P2的相對(duì)繞組系數(shù)調(diào)整困難，繞組布置空間利用率較低等不足。交流無刷雙饋電機(jī)也能作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，用于風(fēng)力或水力發(fā)電等需要做到變速恒頻輸出電能的場(chǎng)合。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于提供一種無刷雙饋電機(jī)繞線轉(zhuǎn)子繞組，該電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組所依據(jù)的仍然是磁動(dòng)勢(shì)“齒諧波”原理，但具體構(gòu)成是采用由兩套多相子繞組疊加復(fù)合構(gòu)成的多相繞線型繞組。這兩套子繞組所含線圈數(shù)量和節(jié)距均不相同，通過調(diào)整線圈個(gè)數(shù)和節(jié)距或是線圈相對(duì)匝數(shù)，及移動(dòng)這兩套子繞組的相對(duì)位置而產(chǎn)生的疊加效應(yīng)，達(dá)到既提高整體繞組系數(shù)又削弱諧波的目的。一種無刷雙饋電機(jī)繞線轉(zhuǎn)子繞組，由兩套多相子繞組疊加復(fù)合構(gòu)成的多相繞線型繞組，其特征在于所述的兩套多相子繞組所含線圈數(shù)量和節(jié)距均不相同，其中一套m相子繞組的每相由匝數(shù)為N1、按順序編號(hào)的Ii1個(gè)線圈串聯(lián)構(gòu)成，且該套m相子繞組為雙層或單層，線圈節(jié)距為I1 ;另一套m相子繞組為單層，每相由匝數(shù)為N2、按順序編號(hào)的112個(gè)線圈串聯(lián)構(gòu)成，線圈節(jié)距為y2，n2與滿足關(guān)系式n2=z/ (Pi+P2) _y2，兩套m相子繞組合成后的每相全部線圈1!=]^+ ,分別按順序串聯(lián)再自短路連接,m等于給定的兩種基本極對(duì)數(shù)P1和P2之和，N2, N1分別為正整數(shù)，按獲得兩種基本極數(shù)P1和P2下繞組系數(shù)最大，且其余諧波磁勢(shì)含量盡可能小的原則，確定線圈節(jié)距Y1和實(shí)際的線圈個(gè)數(shù)叫，y2為根據(jù)要求給定一個(gè)與yi不相同的整數(shù)。一種無刷雙饋電機(jī)繞線轉(zhuǎn)子繞組的制作方法，具體步驟如下(I)根據(jù)給定的極對(duì)數(shù)P1和p2，得出轉(zhuǎn)子基本槽數(shù)Ztl=PjP2 ；(2)將Ztl擴(kuò)展為新的轉(zhuǎn)子槽數(shù)z=kzQ (k為正整數(shù))；(3)確定轉(zhuǎn)子繞組相數(shù)Iii=Zci-PjP2和每相可能含有的最大槽數(shù)zfz/m,若采用雙層繞組，這里z,也表示每相相鄰順序串聯(lián)的最大線圈個(gè)數(shù)，此基礎(chǔ)上，再分別確定兩套繞 組各相繞組的串聯(lián)實(shí)際線圈個(gè)數(shù)和線圈節(jié)距；(4)各相繞組對(duì)于兩種極對(duì)數(shù)P1和P2都必須做到對(duì)稱布置，具體做法是，假定P1< P2，先利用Pi槽號(hào)相位圖排列m相繞組對(duì)稱方案,然后再利用p2槽號(hào)相位圖校核該方案對(duì)于P2的對(duì)稱性；(5)第一套m相子繞組的每相由匝數(shù)為N1、按順序編號(hào)的線圈串聯(lián)構(gòu)成，既可以為雙層也可以為單層。具體確定方法為在最大槽數(shù)Z41 =z/m的基礎(chǔ)上，根據(jù)磁勢(shì)分析結(jié)果，按獲得兩種基本極數(shù)下繞組系數(shù)最大，且其余諧波磁勢(shì)含量盡可能小的原則，來初步確定線圈節(jié)距^和實(shí)際的線圈個(gè)數(shù)Ii1，一般有Il1 < Z,，這也就是說，若采用雙層繞組，每相由Il1個(gè)相鄰順序排列的線圈串聯(lián)構(gòu)成，這些線圈的節(jié)距為Y1 ;(6)第二套m相子繞組為單層，每相由匝數(shù)為N2，順序編號(hào)的線圈串聯(lián)構(gòu)成，其中線圈個(gè)數(shù)巧與這時(shí)的線圈節(jié)距y2有關(guān)。具體確定方法為先給定線圈節(jié)距72，線圈個(gè)數(shù)n2按關(guān)系式n2=z/(pi+p2)-y2計(jì)算，以保證為單層繞組，每相由n2個(gè)相鄰順序排列的線圈串聯(lián)構(gòu)成；(7)將以上所確定的兩套m相子繞組合成為一套m相繞組。該合成繞組連接方式是將這兩套m相子繞組全部線圈n=ni+n2順序串聯(lián)后自短路連接；(8)為使得合成后轉(zhuǎn)子繞組對(duì)應(yīng)的兩種基本極對(duì)數(shù)P1和p2繞組系數(shù)最大，諧波磁勢(shì)含量最小，且有高的空間利用率，可以調(diào)整兩套子繞組的相對(duì)位置，或是返回步驟5)或6)，調(diào)節(jié)線圈節(jié)距yi和y2，及線圈個(gè)數(shù)Ii1及n2，當(dāng)然也可改變兩套子繞組線圈的匝數(shù)N1和N2，再根據(jù)繞組磁勢(shì)分析結(jié)果判斷是否達(dá)到所要求的最佳匹配狀況以確定繞組方案。本實(shí)用新型的兩套子繞組所含線圈數(shù)量和節(jié)距均不相同，通過調(diào)整線圈個(gè)數(shù)和節(jié)距或是線圈相對(duì)匝數(shù)，及移動(dòng)這兩套子繞組的相對(duì)位置而產(chǎn)生的疊加效應(yīng)，達(dá)到既提高整體繞組系數(shù)又削弱諧波的目的。

圖I為A1相繞組的A11子相和A21子相接線示意圖。
具體實(shí)施方式
[0020]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。一種無刷雙饋電機(jī)繞線轉(zhuǎn)子繞組，由兩套多相子繞組疊加復(fù)合構(gòu)成的多相繞線型繞組，其特征在于所述的兩套多相子繞組所含線圈數(shù)量和節(jié)距均不相同，其中一套m相子繞組的每相由匝數(shù)為N1、按順序編號(hào)的Ii1個(gè)線圈串聯(lián)構(gòu)成，且該套m相子繞組為雙層或單層，線圈節(jié)距為I1 ;另一套m相子繞組為單層，每相由匝數(shù)為N2、按順序編號(hào)的112個(gè)線圈串聯(lián)構(gòu)成，線圈節(jié)距為y2，n2與y2滿足關(guān)系式n2=z/ (P^P2) _y2，兩套m相子繞組合成后的每相全部線圈1!=]^+ ,分別按順序串聯(lián)再自短路連接,m等于給定的兩種基本極對(duì)數(shù)P1和p2之和，K、N2分別為正整數(shù)，按獲得兩種基本極數(shù)P1和P2下繞組系數(shù)最大，且其余諧波磁勢(shì)含量盡可能小的原則，確定線圈節(jié)距Y1和實(shí)際的線圈個(gè)數(shù)叫，y2為根據(jù)要求給定一個(gè)與yi不相同的整數(shù)。具體制作方法按以下實(shí)施例來制作實(shí)施例I :有一臺(tái)無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子,其中P1=Z^2=Iz=Sl由兩套多相子繞組疊加構(gòu)成的繞線轉(zhuǎn)子繞組方案。按以上所述方法，這時(shí)相數(shù)nFPi+pfZ+Aze,每相基本槽數(shù)Z4l=ZAi=SVe=^首先考慮第一套子繞組。假定該子繞組為雙層繞組，因?yàn)槊肯嗍怯身樞蚓幪?hào)的線圈串聯(lián)構(gòu)成，如果這時(shí)取線圈數(shù)Ii1=Z4l=I其所對(duì)應(yīng)的相帶寬，盡管對(duì)于Pl=2而言可能是合適的，但是對(duì)于P2=4則可能過大，這會(huì)造成p2=4繞組系數(shù)過低，因此必須去掉一些線圈，至于去掉多少，及線圈節(jié)距Y1，需進(jìn)行諧波分析后才能決定。這里取1^=6 < Z41=I及yi=7。又因?yàn)橄鄶?shù)m=6，各相繞組空間依次相差2 /m機(jī)械角度，于是可利用槽號(hào)相位圖或是槽矢量星形圖得到各相對(duì)應(yīng)的線圈號(hào)為=A11相(1，2，3，4，5，6);八12相(28，29，30，31，32，33) ；Bn相(10，11，12，13，14，15)出12相(37，38，39，40，41，42) :(^3^19,20,21,22,23,24) ;C12 相(46,47,48,49, 50, 51)。槽號(hào)相位圖或是槽矢量星形圖都是現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的，本領(lǐng)域技術(shù)人員也都知道，因此這里也就不再給出圖。然后考慮第二套子繞組，該子繞組為單層繞組，假定其線圈節(jié)距為yi=6，每相由Ii1個(gè)相鄰順序排列的線圈串聯(lián)構(gòu)成，n2=z/(Pi+P2)-y2=54/(2+4)-6=3,也即每相由3個(gè)相鄰順序排列的線圈串聯(lián)構(gòu)成。必須要說明的是，這3個(gè)線圈具體空間位置與第一套繞組對(duì)應(yīng)相線圈的空間位置密切相關(guān)，必須根據(jù)諧波分析結(jié)果才能最后確定。根據(jù)對(duì)稱性，利用槽號(hào)相位圖得到各相線圈一種可能排列方案為‘相(3，4，5)人2相(30，31，32)出21相(12，13，14)；B22相(39，40，41);C21相(21，22，23)；C22相(48，49，50)。以上分別獲得兩套子繞組線圈槽號(hào)排列方案后，將其疊加組合在一起，即有=A1相(An+A21) ；A2相(A12+A22) 相(Bn+B21)；Bd@(B12+B22) A相(Cn+C21) ;C2相(C12+C22)。其中每相兩個(gè)子繞組連接方式為正向串聯(lián)后自短路聯(lián)接，對(duì)于A1相，接線方法如附圖I所示，其余各相繞組與之相同，可以類推，其中線圈匝比可取K/Nfl/l。實(shí)施例2 —臺(tái)無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子,Pi=2, p2=4, z=84,由兩套多相子繞組疊加構(gòu)成的繞線轉(zhuǎn)子繞組方案。按以上所述方法,這時(shí)相數(shù)nFPi+pfZ+Aze,每相基本槽數(shù)Z4l=ZAi=SVe=H其線圈槽號(hào)排列的一種方案，對(duì)于第一套子繞組，取ni=9，&yi=12，這時(shí)各相線圈槽號(hào)分另Ij 為=A11 相(1，2，3，4，5，6，7，8，9) ;A12 相(43，44，45，46，47，48，49，50，51) ；Bn 相(15，16，17，18，19，20，21，22，23);B12 相(57，58，59，60，61，62，63，64，65);Cn 相(29，30，31，32，33，34，35，36，37) ；C12相(71，72，73，74，75，76，77，78，79)。對(duì)于第二套子繞組，因?yàn)槭菃螌永@組，如果取線圈節(jié)距為y2=9，則線圈槽號(hào)數(shù)應(yīng)為n2=z/ (Pl+P2)-J2=M/ (2+4) -9=5，各相線圈槽號(hào)可取為A21 相(4，5，6，7，8) ；A22 相(46，47，48，49，50);B21 相(18，19，20，21，22);B22 相(60，61，62，63，64);C21 相(32，33，34，35，36);C22 相(74，75，76，77，78)。將上述兩套子繞組各相對(duì)應(yīng)線圈槽號(hào)疊加組合，可獲得轉(zhuǎn)子繞組排列的一種方案，即有-A 相(1，2，3，4，5，6，7，8，9)+ (4，5，6，7，8);A2 相(43，44，45，46，47，48，49，50，51)+ (46，47，48，49，50)% 相(15，16，17，18，19，20，21，22，23)+ (18，19，20，21，22);B2 相(57，58，59，60，61，62，63，64，65)+ (60，61，62，63，64)!C1 相(29，30，31，32，33，34，35，36，37) +(32，33，34，35，36)；C2相(71，72，73，74，75，76，77，78，79)+ (74，75，76，77，78)。若要獲得不同的轉(zhuǎn)子繞組方案，可改變第二套子繞組線圈節(jié)距，例如，取y2=10，則 這時(shí)的線圈槽號(hào)數(shù)為n2=z/(Pi+P2)-y2=84/(2+4)-10=4,各相線圈槽號(hào)可取為A21相(4,5,6,7) ;A22 相(46，47，48，49) ;B21 相(18，19，20，21) ;B22 相(60，61，62，63) ;C21 相(32，33，34，35) ;(22相(74，75，76，77)。轉(zhuǎn)子繞組方案必須要通過磁勢(shì)諧波分析的才能最后確定，而其中兩套子繞組的空間相對(duì)位置，線圈節(jié)距和相對(duì)匝數(shù)等都對(duì)諧波分析結(jié)果有影響。對(duì)于以上轉(zhuǎn)子繞組方案，當(dāng)yi=12，y2=9，兩套子繞組線圈匝數(shù)相等時(shí)，即N/Nfl/l的諧波分析結(jié)果列于表1，作為比較，表I也同時(shí)列出了兩套子繞組線圈匝數(shù)不相等，&/^2=4/3時(shí)的諧波分析結(jié)果?？梢钥闯觯?dāng)匝比VN2=I/!時(shí)，有一個(gè)相對(duì)幅值為4. 0659%的極對(duì)數(shù)p=8諧波，而&/隊(duì)=4/3時(shí)，這個(gè)P=S的諧波被離散了，其相對(duì)幅值下降為2. 7116%，與此同時(shí)，兩個(gè)極對(duì)數(shù)分別為Pl=2和p2=4的主波繞組系數(shù)也發(fā)生了變化。上述兩個(gè)不同匝比方案均為可用方案，實(shí)際應(yīng)用中究竟選擇哪一個(gè)方案，可根據(jù)工況或是工藝要求確定，當(dāng)然也可根據(jù)本實(shí)用新型繼續(xù)設(shè)計(jì)別的更好方案。表I 磁勢(shì)諧波分析結(jié)果(7:=12, y2=9,1^=9，n2=5)
權(quán)利要求1.一種無刷雙饋電機(jī)繞線轉(zhuǎn)子繞組，由兩套多相子繞組疊加復(fù)合構(gòu)成的多相繞線型繞組，其特征在于所述的兩套多相子繞組所含線圈數(shù)量和節(jié)距均不相同，其中一套m相子繞組的每相由匝數(shù)為N1、按順序編號(hào)的Ii1個(gè)線圈串聯(lián)構(gòu)成，且該套m相子繞組為雙層或單層，線圈節(jié)距為Y1 ;另一套m相子繞組為單層，每相由匝數(shù)為N2、按順序編號(hào)的112個(gè)線圈串聯(lián)構(gòu)成,線圈節(jié)距為y2, n2與y2滿足關(guān)系式n2=z/(PjP2)-y2,兩套m相子繞組合成后的每相全部線圈n=ni+n2，分別按順序串聯(lián)再自短路連接，m等于給定的兩種基本極對(duì)數(shù)P1和？2之和，N2A1分別為正整數(shù)，按獲得 兩種基本極數(shù)P1和P2下繞組系數(shù)最大，且其余諧波磁勢(shì)含量盡可能小的原則，確定線圈節(jié)距Y1和實(shí)際的線圈個(gè)數(shù)Ii1, y2為根據(jù)要求給定一個(gè)與yi不相同的整數(shù)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種無刷雙饋電機(jī)繞線轉(zhuǎn)子繞組，由兩套多相子繞組疊加復(fù)合構(gòu)成的多相繞線型繞組，這兩套多相子繞組所含線圈數(shù)量和節(jié)距均不相同，其中一套m相子繞組，每相由匝數(shù)為N1，順序編號(hào)的n1個(gè)線圈串聯(lián)構(gòu)成，一套m相子繞組為雙層或單層，線圈節(jié)距為y1；另一套m相子繞組為單層，每相由匝數(shù)為N2，順序編號(hào)的n2個(gè)線圈串聯(lián)構(gòu)成，線圈節(jié)距為y2， n2與y2滿足關(guān)系式n2=z/(p1+p2)-y2，兩套m相子繞組合成后每相全部線圈n=n1+n2順序串聯(lián)再自短路連接，通過調(diào)整線圈個(gè)數(shù)和節(jié)距或相對(duì)匝數(shù)，移動(dòng)這兩套子繞組相對(duì)位置，做到最佳匹配而產(chǎn)生疊加效應(yīng)，達(dá)到提高繞組線圈導(dǎo)體基波利用率及削弱諧波的目的。
文檔編號(hào)H02K3/28GK202798399SQ20122042665
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者王雪帆, 趙文成 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué), 武漢金路達(dá)電機(jī)有限公司