專利名稱：定子同位式集成電動(dòng)/發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特殊結(jié)構(gòu)的電機(jī)，具體地說(shuō)是一種定子同位式集成電動(dòng)/發(fā)電機(jī)。
普通電機(jī)一般是由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子包括有定子鐵芯、定子繞組和機(jī)座，定子繞組是由絕緣導(dǎo)線在定子鐵芯內(nèi)繞制成的許多線圈元件所組成，定子鐵芯與機(jī)座相接。每個(gè)線圈一般是由單股絕緣導(dǎo)線繞制若干匝，組成一個(gè)整體，稱為元件。有時(shí)為了滿足加工工藝的要求，也使用多股導(dǎo)線并繞技術(shù)制作，然后將多股并繞導(dǎo)線的所有始端連接在一起，所有末端也都連接在一起，最終達(dá)到與單股線繞制相同的作用和效果。這種電機(jī)定子的制作模式已經(jīng)非常成熟并相對(duì)固定化了，但是存在的不足之處就是，如果元件的某處絕緣破裂，就有可能發(fā)生燒毀定子繞組的事故；而如果元件某處發(fā)生斷裂，即可影響整個(gè)一相的定子繞組，造成電機(jī)運(yùn)行的不平衡或者缺相運(yùn)行，由此帶來(lái)嚴(yán)重的安全問(wèn)題。
本發(fā)明的目的就是提供一種全新定子繞組聯(lián)接方式的定子同位式集成電動(dòng)/發(fā)電機(jī)，以克服現(xiàn)有電機(jī)定子繞組接線方式中存在的不足，提高電機(jī)運(yùn)行的可靠性和安全性。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的定子同位式集成電動(dòng)/發(fā)電機(jī)，由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子包括有定子鐵芯、定子繞組和機(jī)座，定子繞組是由絕緣導(dǎo)線在定子鐵芯內(nèi)繞制成的線圈元件所組成，定子鐵芯與機(jī)座相接。定子繞組中的每個(gè)元件由至少2個(gè)以上的具有獨(dú)立接線端的子元件構(gòu)成，各元件中的子元件數(shù)相等，每個(gè)元件中的子元件均位于相同的定子線槽。取各元件中的一個(gè)子元件集合形成一個(gè)子元件組，則子元件組數(shù)就與元件中的子元件數(shù)相同。所有子元件組中的子元件均按照元件的連接方式相互連接，并各引出一組獨(dú)立的接線端子。
本發(fā)明可采用多線并繞技術(shù)進(jìn)行電機(jī)定子繞組中每一個(gè)元件的繞制。然而，在同一個(gè)元件內(nèi)，各條導(dǎo)線的端部將不再直接并連，而是分別獨(dú)立抽頭，因而在一個(gè)元件中就形成了多個(gè)分立的“子元件”(設(shè)為N，且N≥2)。每個(gè)子元件均是多線并繞所產(chǎn)生的元件中的一部分，且每個(gè)元件中的子元件占用相同的定子線槽，即在電機(jī)定子的物理空間內(nèi)并置。若此時(shí)所有導(dǎo)線截面也相同，則同一元件中的各個(gè)子元件自然就具有完全相同的物理和電氣結(jié)構(gòu)與性能，但在電氣結(jié)構(gòu)上相互獨(dú)立。
一個(gè)元件中的每一個(gè)子元件只與其他元件中相對(duì)應(yīng)的子元件進(jìn)行連接，即只有同一子元件組的子元件相互連接，其連接規(guī)律與普通電機(jī)中對(duì)應(yīng)位置的各個(gè)元件的連接規(guī)律完全相同。這樣就相當(dāng)于將普通電機(jī)中的一套完整的定子繞組分解成為在物理位置上完全重疊的N套定子繞組，亦可稱為在機(jī)座中的N個(gè)同位的定子單元。這樣，每一個(gè)定子單元均具有與相應(yīng)普通電機(jī)的定子相同的、完整的邏輯功能，成為N個(gè)“邏輯定子”。這N個(gè)定子單元共用同一轉(zhuǎn)子，因此，每個(gè)邏輯定子均與轉(zhuǎn)子形成一個(gè)虛擬的“邏輯電機(jī)”。每個(gè)邏輯電機(jī)均具有一組相應(yīng)獨(dú)立的、且與普通電機(jī)對(duì)應(yīng)的接線端子。N個(gè)獨(dú)立的邏輯電機(jī)構(gòu)成了一臺(tái)物理意義上的“集成電機(jī)”。本發(fā)明的核心正在于此。
在本發(fā)明的集成電機(jī)模式下，對(duì)每一臺(tái)大功率電機(jī)的控制可以轉(zhuǎn)換成為對(duì)N個(gè)相對(duì)較小功率的邏輯電機(jī)的并行控制，進(jìn)而使得難度較大的大功率控制轉(zhuǎn)換為難度相對(duì)較小的小功率、多單元控制。這樣，當(dāng)某一邏輯電機(jī)或某一控制單元發(fā)生局部故障或受到外力損傷時(shí)，只會(huì)影響單個(gè)邏輯電機(jī)，對(duì)于集成電機(jī)而言只是局部問(wèn)題。此時(shí)只要能夠及時(shí)將其切換出去，集成電機(jī)就可以繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，而不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，并可避免電機(jī)缺相運(yùn)行的情況發(fā)生。此時(shí)還可以通過(guò)改變其他邏輯電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，做到電機(jī)的“代償式”運(yùn)行，直至維修。由此實(shí)現(xiàn)了電機(jī)穩(wěn)定的“帶故障運(yùn)行”，并使其具有了“抗毀傷”能力。這是普通電機(jī)所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，由此可有效地提高電機(jī)運(yùn)行的可靠性與安全性。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述。


圖1是本發(fā)明中各子元件組呈“Y”形連接的電機(jī)定子繞組圖。
圖2是本發(fā)明中各子元件組呈“△”形連接的電機(jī)定子繞組圖。
如附圖所示，本發(fā)明的定子同位式集成電機(jī)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有已知技術(shù)制造的電機(jī)結(jié)構(gòu)相同，即由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子包括有定子鐵芯、定子繞組和機(jī)座，定子繞組是由絕緣導(dǎo)線在定子鐵芯內(nèi)繞制成的線圈元件所組成，定子鐵芯與機(jī)座相接。定子繞組中的每個(gè)元件均是由N個(gè)(N≥2)具有獨(dú)立接線端的子元件構(gòu)成，設(shè)其標(biāo)號(hào)為1～N。全部元件中所有相同標(biāo)號(hào)的子元件劃分為一組，則共有N個(gè)子元件組。每個(gè)子元件組按照現(xiàn)有普通電機(jī)定子繞組中元件之間的常規(guī)連接方式進(jìn)行連接，然后引出一組(3對(duì))獨(dú)立的接線端子。將每個(gè)子元件組的接線端子均按照“Y”形(如圖1所示)或者均按照“△”形(如圖2所示)的連接方式進(jìn)行連接，即可分別構(gòu)成一臺(tái)定子繞組成“Y”形或者成“△”形連接的定子同位式集成電機(jī)。
本發(fā)明集成電機(jī)與普通電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)完全相同，因此制造時(shí)在普通電機(jī)的機(jī)座上按新的方式下線即可。每個(gè)元件中的子元件導(dǎo)線截面(線徑)可以相同。又因所有子元件的結(jié)構(gòu)相同，其工作電壓亦相等，所以，每個(gè)邏輯電機(jī)的功率也是相同的。
本發(fā)明也可以有導(dǎo)線截面不同的情景，即每個(gè)元件中的子元件導(dǎo)線截面(線徑)有差別。但是應(yīng)該保證每個(gè)子元件集合組的導(dǎo)線截面(線徑)是完全相同的。這樣，各個(gè)邏輯電機(jī)的功率就會(huì)因相應(yīng)子元件組的導(dǎo)線截面(線徑)的不同而有所不同。
采用上述不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就是為了進(jìn)行功率分解，使之形成數(shù)個(gè)能夠滿足控制單元要求的邏輯電機(jī)，進(jìn)而滿足集成電機(jī)不同的設(shè)計(jì)需要。
在上述的各種集成電機(jī)中，每個(gè)子元件集合組的接線端子連接至一個(gè)控制單元。所有控制單元可以是功率參數(shù)完全相同的小功率控制器，以控制相應(yīng)的功率參數(shù)完全相同的邏輯電機(jī)(子元件導(dǎo)線線徑相同)；也可以是功率參數(shù)并不相同的小功率控制器，以控制相應(yīng)的功率參數(shù)并不相同的邏輯電機(jī)(子元件導(dǎo)線線徑不同)。從而有望在保證標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的前提下，提高設(shè)計(jì)、制造的靈活性并降低生產(chǎn)成本。
如果將所有子元件集合組的接線端子電氣并聯(lián)，共接一個(gè)與整個(gè)集成電機(jī)總功率相匹配的控制器，則本集成電機(jī)就完全等同于一臺(tái)利用現(xiàn)有已知技術(shù)制造的普通電機(jī)。如果N個(gè)邏輯電機(jī)與相應(yīng)的N個(gè)控制單元分別連接并能夠以高度并行的方式工作，則集成電機(jī)的最終輸出就等效于一臺(tái)相應(yīng)的普通電機(jī)。因其總的元件結(jié)構(gòu)不變，總的用銅量不變，只要控制協(xié)調(diào)得當(dāng)，則總的最大輸出功率不變。同時(shí)還可通過(guò)進(jìn)行不同邏輯電機(jī)磁場(chǎng)矢量之間的角度微調(diào)，而使電機(jī)特性獲得改善，即輸出特性更加平穩(wěn)，扭矩波動(dòng)減小，電機(jī)及其控制系統(tǒng)的安全性和可靠性可以得到保障。
本發(fā)明的定子同位式集成電機(jī)，既可制成為電動(dòng)機(jī)，也可制成為發(fā)電機(jī)；既可制成為交流異步電機(jī)、交流同步電機(jī)，也可應(yīng)用到直流電機(jī)領(lǐng)域。總之，在改善電機(jī)特性的同時(shí)，可有效地提高電機(jī)運(yùn)行的可靠性和安全性，因而是電機(jī)制造領(lǐng)域里的一項(xiàng)重大變革。
權(quán)利要求
1.一種定子同位式集成電動(dòng)/發(fā)電機(jī)，由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子包括有定子鐵芯、定子繞組和機(jī)座，定子繞組是由絕緣導(dǎo)線在定子鐵芯內(nèi)繞制成的線圈元件所組成，定子鐵芯與機(jī)座相接，其特征在于定子繞組中的每個(gè)元件由至少2個(gè)以上的具有獨(dú)立接線端的子元件構(gòu)成，各元件中的子元件數(shù)相等，每個(gè)元件中的子元件均位于相同的定子線槽，取各元件中的一個(gè)子元件集合形成一個(gè)子元件組，所有子元件組中的子元件均按照元件的連接方式相互連接，并各引出一組獨(dú)立的接線端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子同位式集成電動(dòng)/發(fā)電機(jī)，其特征在于每個(gè)元件中的子元件導(dǎo)線截面(線徑)相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定子同位式集成電動(dòng)/發(fā)電機(jī)，其特征在于每個(gè)元件中的子元件導(dǎo)線截面(線徑)有差別，而每個(gè)子元件集合組的導(dǎo)線截面(線徑)相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的定子同位式集成電動(dòng)/發(fā)電機(jī)，其特征在于每個(gè)子元件集合組的接線端子連接一個(gè)控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的定子同位式集成電動(dòng)/發(fā)電機(jī)，其特征在于所有子元件集合組的接線端子電氣并聯(lián)，共接一個(gè)控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的定子同位式集成電動(dòng)/發(fā)電機(jī)，其特征在于電動(dòng)/發(fā)電機(jī)為交流異步電機(jī)、交流同步電機(jī)或是直流電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明是一種具有特殊定子繞組結(jié)構(gòu)的電機(jī)，其結(jié)構(gòu)是在由線圈元件所組成的定子繞組中，每個(gè)元件由至少2個(gè)以上的具有獨(dú)立接線端的子元件構(gòu)成，各元件中的子元件數(shù)相等，每個(gè)元件中的子元件均位于相同的定子線槽。取各元件中的一個(gè)子元件集合形成一個(gè)子元件組，所有子元件組中的子元件均按照元件的連接方式相互連接，并各引出一組獨(dú)立的接線端子。本發(fā)明將一臺(tái)電機(jī)分解成為由一組邏輯電機(jī)組成的集成式電機(jī)，可以在電機(jī)繞組局部毀損時(shí)做到代償式運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的帶故障穩(wěn)定運(yùn)行，具有了抗毀傷能力，從而提高了電機(jī)運(yùn)行的可靠性與安全性。
文檔編號(hào)H02K3/28GK1464615SQ02120860
公開(kāi)日2003年12月31日 申請(qǐng)日期2002年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月6日
發(fā)明者季小尹, 原亮, 原澤 申請(qǐng)人:原澤