專利名稱：一種雙繞組轉(zhuǎn)子的無刷雙饋電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明專利涉及一種無刷雙饋電機。
背景技術：
目前，無刷雙饋電機通常采用的轉(zhuǎn)子結(jié)構型式有四種，即籠型分布式、普通凸極式、帶磁障的磁阻式和軸向疊片磁阻式。無論采用哪種轉(zhuǎn)子結(jié)構，其作用均是通過特定的磁路結(jié)構，產(chǎn)生交直軸方向的磁阻差異，從而使功率繞組和控制繞組產(chǎn)生的不同極數(shù)的氣隙場得以調(diào)制。當無刷雙饋電機定子的功率繞組和控制繞組的極對數(shù)分別為Pp和P。時，為了實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子的極數(shù)轉(zhuǎn)換作用，轉(zhuǎn)子的極對數(shù)通常設計為Pr = Pp+Pc。無刷雙饋電機的轉(zhuǎn)子同時耦合著極數(shù)不同的功率繞組和控制繞組，常稱為“級數(shù)轉(zhuǎn)換器”，其作用的強弱直接影響著電機的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利的目的是提供一種轉(zhuǎn)子與定子繞組極數(shù)相同的雙套轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構的無刷雙饋電機。本發(fā)明專利解決其技術問題所采用的技術方案是它包括電機的定子和轉(zhuǎn)子繞組，轉(zhuǎn)子采用與定子繞組極數(shù)相同的雙套轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構，定子繞組采用3Y/3Y接法的單套繞組或雙套繞組，轉(zhuǎn)子為雙套繞組；此雙套繞組的多極接法為3Y接法，少極為Y接法。單套繞組按雙極槽號相位圖進行繞組設計，雙套繞組按兩個單極槽號相位圖進行繞組設計。電機整體結(jié)構為單定子和單轉(zhuǎn)子鐵心結(jié)構。繞組設計是無刷雙饋電機設計的關鍵，繞組設計時應注重如下原則I)根據(jù)調(diào)速范圍的需要，以及對電機性能的影響，合理的確定好繞組的極數(shù)。為了降低變頻器的容量，定子功率繞組的極數(shù)應大于控制繞組的極數(shù)。2)繞組方案要盡量做到為60° 120°相帶，工藝簡單，繞組引出線不要多于六根。3)繞組應設計為三相對稱繞組，并進行諧波分析，做到諧波含量要小。要保證相互繞組之間無互感電勢產(chǎn)生，這點在繞組設計中最為重要。4)當采用多路并聯(lián)的繞組方案時，要分析并聯(lián)各支路電勢的相位關系，保證各支路電勢相等避免環(huán)流的產(chǎn)生，如果環(huán)流確實難以避免，設計時也應將環(huán)流情況出現(xiàn)在少極繞組中。根據(jù)以上繞組設計原則，本發(fā)明專利提出由雙極槽號相位圖設計單套繞組方案，由兩個單極槽號相位圖設計兩套繞組方案，其設計方法及步驟如下單套繞組設計步驟 I)畫出無刷雙饋電機所確定的兩個極數(shù)的雙極槽號相位圖，并按繞組聯(lián)接要求劃分相帶；2)確定 3Y/3Y 聯(lián)接的 9 段線圈組，即:Aa、Ab、Ac、Ba、Bb、Be、Ca、Cb、Ce ;
3) 一般將多極繞組確定為60°相帶，少極繞組被確定為60° 120°相帶；4)調(diào)整各線圈組中的線圈匝數(shù)比，使并聯(lián)各支路的電勢同相位同大小。雙套繞組設計步驟I)畫出多極繞組的槽號相位圖，并按60°相帶確定各線圖的相屬；2)畫出少極繞組的槽號相位圖，并按60° 120°相帶確定各線圖的相屬；3)把按步驟I)和2)確定的多極繞組和少極繞組的線圈槽號，分別排列在少極繞組和多極繞組的槽號相位圖下；4)確定多極繞組和少極繞組的接法，保證繞組內(nèi)部無環(huán)流及互感電勢產(chǎn)生。本發(fā)明專利的獨特或關鍵之處在于應用雙極槽號相位圖設計無刷雙饋電機的單套繞組；兩個單極槽號相位圖設計無刷雙饋的雙套繞組；改轉(zhuǎn)子籠形和磁阻型式為雙套繞組結(jié)構，其極數(shù)分別與定子功率繞組和控制繞組極數(shù)相等；電機整體結(jié)構上采用單定子、單轉(zhuǎn)子結(jié)構。綜上所述，本發(fā)明專利采用單定子、單轉(zhuǎn)子的無刷雙饋電動機結(jié)構；定子繞組可采用雙極槽號相位圖或單極槽號相位圖，被設計成單套繞組或雙套繞組的結(jié)構；轉(zhuǎn)子繞組可采用單極槽號相位圖被設計成雙套繞組結(jié)構。設計的繞組能保證無刷雙饋電機的性能要求，多路并聯(lián)的繞組無環(huán)流產(chǎn)生，同時繞組間無互感電勢的產(chǎn)生。單套繞組一般采有3Y/3Y的接線方式，而雙套繞組的接線方式為多極采用3Y接法，少極采用Y接法。因此，本發(fā)明專利同時具有同步電機和異步電機特點的交流電機，其結(jié)構和運行原理與傳統(tǒng)的交流電機有較大的差別，無刷雙饋電機的定子上具有極數(shù)不同的功率繞組和控制繞組，它通過電機轉(zhuǎn)子的磁勢諧波對定子不同極數(shù)的旋轉(zhuǎn)磁場進行調(diào)制來實現(xiàn)電機的機電能量轉(zhuǎn)換。本發(fā)明專利可通過改變控制繞組的連接方式及其外加電源的頻率、幅值和相位來實現(xiàn)無刷雙饋電機的多種運行方式。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明專利進一步說明。圖I是72槽、6/8極、雙極槽號相位圖。圖2是72槽、6/8極、單套繞組3Y/3Y接線圖。圖3是36槽多極繞組(6極)槽號相位圖。圖4是36槽少極繞組(4極)槽號相位圖。圖5是雙套繞組少極繞組的Y接法示意圖。圖6是雙套繞組多極繞組3Y接法示意圖。
具體實施例方式以72槽、6/8極；36槽、4/6極為例分別對單套繞組和雙套繞組進行繞組設計，并結(jié)合繞組設計步驟和附圖對本發(fā)明進一步說明。依據(jù)單套繞組設計步驟如圖I所示。線圈編號的下標表示線圈的匝數(shù)比(匝數(shù)為I 2，線圈數(shù)各占一半)，繞組為3Y/3Y接法，對應的接線圖如圖2所示。各線圈組在6極和8極下的感應電勢相等，因此不會產(chǎn)生環(huán)流，同時單套繞組在6極和8極的繞組中不會產(chǎn)生互感電勢，即繞組內(nèi)部沒有直接的電功率傳遞。當線圈跨距y= 10時能保證電機各槽的槽滿率相等，8極繞組為120°相帶，基波分布系數(shù)為O. 735，6極繞組為60°相帶，基波分布系數(shù)為O. 9326。依據(jù)雙套繞組設計步驟如圖3和圖4所示，對應的繞組接線圖如圖5所示。多極繞組為60°相帶3Y接法，少極繞組為120°相帶Y接法，多極繞組為多路并聯(lián)接法，但各支路電勢相等，故無環(huán)流產(chǎn)生，同時經(jīng)分析表明，兩套繞組無互感電勢產(chǎn)生。 無刷雙饋電機定子鐵心與普通交流電機基本相同，研制時可借用現(xiàn)有相應產(chǎn)品規(guī)格的定子沖片，以降低制造成本，而無刷雙饋電機的定子繞組與傳統(tǒng)交流電機有較大的不同。無刷雙饋電機的定子繞組可以由I套也可以由彼此絕緣的2套繞組構成，但嚴格禁止功率繞組和控制繞組間有的直接電功率傳遞。由于I套繞組可以提高槽空間的利用率，增加導體截面積，減少銅耗，減小漏抗，因此無刷雙饋電機有較高的效率和堵轉(zhuǎn)力矩。但如繞組設計不當，會出現(xiàn)較多的諧波。如果定子采用2套繞組結(jié)構，會降低材料的利用率及電機效率，但會給定子繞組設計帶來較大的靈活性。當功率繞組和控制繞組同時供電時，定子繞組中將產(chǎn)生2個獨立的不同極數(shù)的旋轉(zhuǎn)磁場，為使2個電源互不干擾，功率繞組Pp極對旋轉(zhuǎn)磁場在定子繞組中產(chǎn)生的感應電勢，應在控制繞組P。極對繞組的3個出線端(即控制端口)間無電勢差，當控制端口通電時，不會引起工頻電源的附加電流；同理要求P。極對旋轉(zhuǎn)磁場在定子繞組中的感應電勢，也應在Pp極對繞組的出線端間無電勢差，不引起變頻電源的附加電流。這樣設計的無刷雙饋電機定子繞組，可達到2個電源彼此獨立，且無電功率的直接傳遞，同時又能準確控制無刷雙饋電機轉(zhuǎn)速的目的。
權利要求
1.一種雙繞組轉(zhuǎn)子的無刷雙饋電機，它包括電機的定子和轉(zhuǎn)子繞組，其特征是:轉(zhuǎn)子采用與定子繞組極數(shù)相同的雙套轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構，定子繞組采用3Y/3Y接法的單套繞組或雙套繞組，轉(zhuǎn)子為雙套繞組；此雙套繞組的多極接法為3Y接法，少極為Y接法。
2.根據(jù)權利要求I所述的無刷雙饋電機，其特征是單套繞組按雙極槽號相位圖進行繞組設計，雙套繞組按兩個單極槽號相位圖進行繞組設計。
3.根據(jù)權利要求I和2所述的無刷雙饋電機，特征是電機整體結(jié)構為單定子和單轉(zhuǎn)子鐵心結(jié)構。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙繞組轉(zhuǎn)子的無刷雙饋電機，特別是該類電動機的定子和轉(zhuǎn)子繞組的設計及方法。它主要是解決該類電機的繞組設計等技術問題以提高電機的調(diào)速性能，提供了繞組的設計原則及設計方法。其技術方案要點是它包括電機的定子和轉(zhuǎn)子繞組，電機整體結(jié)構為單定子和單轉(zhuǎn)子鐵心結(jié)構，轉(zhuǎn)子采用與定子繞組極數(shù)相同的雙套轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構，定子繞組采用3Y/3Y接法的單套繞組或雙套繞組型式，轉(zhuǎn)子為雙套繞組；此雙套繞組的多極接法為3Y接法，少極為Y接法。
文檔編號H02K3/28GK102624123SQ20121007889
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月14日 優(yōu)先權日2012年3月14日
發(fā)明者彭曉, 李永堅, 許志偉, 謝衛(wèi)才 申請人:湖南工程學院