本實用新型涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種三相異步電機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)和電機(jī)裝置，尤其涉及一種能夠降低三相異步電動機(jī)啟動電流的繞組結(jié)構(gòu)和電機(jī)裝置。

背景技術(shù)：

三相異步電機(jī)(Triple‐phase asynchronous motor)是靠同時接入380V三相交流電源(相位差120度)供電的一類電動機(jī)，由于三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場以相同的方向、不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，存在轉(zhuǎn)差率，所以叫三相異步電機(jī)。

三相異步電機(jī)是感應(yīng)電機(jī)，定子通入電流以后，部分磁通穿過短路環(huán)，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流。短路環(huán)中的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環(huán)部分和沒有短路環(huán)部分產(chǎn)生的磁通有了相位差，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場。通電啟動后，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場間存在著相對運(yùn)動而感生電動勢和電流，即旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子存在相對轉(zhuǎn)速，并與磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來，實現(xiàn)能量變換。

三相異步電機(jī)尤其是大功率三相異步電動機(jī)在啟動瞬間啟動電流沖擊大，對電網(wǎng)容量小的電力系統(tǒng)產(chǎn)生了嚴(yán)重的干擾，甚至影響到其他生產(chǎn)系統(tǒng)的正常使用。在解決大功率三相異步電機(jī)啟動電流大的問題時，采用星‐三角(Y‐△)轉(zhuǎn)換啟動(其基本的電路接線圖如圖1所示)、延邊三角形啟動等，為目前的主流方案。

該方案中，采用星‐角轉(zhuǎn)換具有以下三個缺點：①啟動過程雖然可以降低電流至直接啟動的1/3，但對電網(wǎng)仍有較大的沖擊電流；且在切換過程中由于每相繞組的端電壓突變，導(dǎo)致電流突變，其幅值高于啟動過程，不僅造成了對電網(wǎng)的二次沖擊，也削減第一次啟動，降低啟動電流的效果(如圖5所示，為采集某電機(jī)星角轉(zhuǎn)換整個啟動過程的電流波形)；②切換過程中，必須先將星形斷開，再接成三角形，整個過程不可能無縫銜接，必然存在一個電機(jī)不通電的空檔期(如圖1所示)，在大負(fù)載啟動情況下，該空檔期可能導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速的突變；以及③從圖1可以看出，星角轉(zhuǎn)換需要3個交流接觸器，增加了電機(jī)配電柜的成本。

現(xiàn)有技術(shù)中有一種方案，即對三相電機(jī)啟動過程的改善方案，即使用雙線并繞的電動機(jī)繞組，電機(jī)啟動時繞組的全部或者部分線圈串聯(lián)運(yùn)行，到達(dá)預(yù)定轉(zhuǎn)速后改為并列運(yùn)行，或者允許保持串聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)；如圖2所示，啟動時，開關(guān)全部向右吸合，繞組LA1和繞組LA2(全部或部分)串聯(lián)，運(yùn)行時，開關(guān)全部向左吸合，繞組LA1和繞組LA2(全部或部分)并聯(lián)。

該技術(shù)方案中，雖然采用雙線并繞的電機(jī)繞組，改善了啟動電流，但存在以下三個缺點：①開關(guān)在切換過程中存在二次沖擊的問題，切換瞬間由于原來加在繞組LA1和繞組LA2的電壓突變性的加在繞組LA1上，因此亦存在一個電流的突變，對電網(wǎng)沖擊；②其在串‐并聯(lián)轉(zhuǎn)換過程中，亦存在一個空檔期；以及③整套電路中，需要3個交流接觸器(3個觸點)完成整套動作。

現(xiàn)有技術(shù)中還有一種方案，采用雙三角形繞組進(jìn)行啟動，采用兩個接觸器將雙三角形繞組進(jìn)行串聯(lián)‐并聯(lián)的切換啟動。

該技術(shù)方案包括兩組三相繞組和兩個接觸器A、B，其中，第一組繞組的第一線圈1、第二線圈2和第三線圈3的首端和第二組繞組的第一線圈4、第二線圈5和第三線圈6的末端共接于三個接點a、b、c后再分別經(jīng)第一接觸器A的三個換接開關(guān)A1、A2、A3連接三相電源；同時第一組繞組的第一線圈1、第二線圈2和第三線圈3的末端和第二組繞組的第三線圈6、第二線圈5和第一線圈4的首端共接于三個接點d、e、f后分別接在第二接觸器B的三個換接開關(guān)B1、B2、B3的一端，而第二接觸器B的三個換接開關(guān)B1、B2、B3的另一端則分別經(jīng)第一接觸器A的三個換接開關(guān)A1、A2、A3連接三相電源。可見，兩組繞組的第一、第二、第三線圈對應(yīng)為A、B、C三相線圈，在該種連接方式下，運(yùn)行時，使得第一組繞組的第一線圈(A相)同第二組繞組的第二線圈(B相)相并聯(lián)，導(dǎo)致其運(yùn)行電流出現(xiàn)相位差，電機(jī)效率有所下降；如圖3、圖4和圖5所示。

現(xiàn)有技術(shù)中，存在對電網(wǎng)沖擊大、成本高和電機(jī)效率低等缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于，針對上述缺陷，提出一種三相異步電機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)和電機(jī)裝置，以實現(xiàn)啟動與運(yùn)行的平穩(wěn)切換。

本實用新型一方面提供一種三相異步電機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)，包括：具有多個定子槽的定子鐵芯，三相繞組和切換機(jī)構(gòu)；其中，在所述三相繞組中，每相繞組包括：相互絕緣設(shè)置于所述定子鐵芯的同一個定子槽中的第一繞組和第二繞組；且所述三相繞組通過相應(yīng)的第一繞組和第二繞組，被配置為：能工作于不同相間的串聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)或同相繞組的并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)；所述切換機(jī)構(gòu)，連接于所述三相繞組，且被配置為：控制所述電機(jī)啟動，以及，在所述電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)狀態(tài)后的預(yù)設(shè)時長后，將所述三相繞組由不同相間的串聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)切換至同相繞組的并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)，以實現(xiàn)所述電機(jī)啟動與運(yùn)行的平穩(wěn)切換。

優(yōu)選地，所述切換機(jī)構(gòu)，包括：第一切換開關(guān)和第二切換開關(guān)；其中，所述第一切換開關(guān)被配置為：當(dāng)需要啟動所述電機(jī)時，將所述三相繞組切換至不同相間的串聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)，使所述電機(jī)處于啟動狀態(tài)；所述第二切換開關(guān)被配置為：當(dāng)所述電機(jī)在所述第一切換開關(guān)的控制下，已啟動且轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)狀態(tài)后的預(yù)設(shè)時長后，將所述三相繞組切換至同相繞組的并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)，使所述電機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述切換機(jī)構(gòu)，還包括：分別連接于所述第一切換開關(guān)和第二切換開關(guān)的延時繼電器；所述延時繼電器被配置為：控制所述第一切換開關(guān)處于通電狀態(tài)，且當(dāng)所述電機(jī)已啟動且轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)狀態(tài)后的計時時間達(dá)到所述預(yù)設(shè)時長后，控制所述第二切換開關(guān)處于通電狀態(tài)；和/或，所述第一切換開關(guān)為第一三觸點開關(guān)，且所述第二切換開關(guān)為第二三觸點開關(guān)。

優(yōu)選地，所述三相繞組，包括：A相繞組、B相繞組和C相繞組；其中，A相繞組的第一繞組的首端和C相繞組的第二繞組的末端、A相繞組的第二繞組的末端和B相繞組的第一繞組的首端、以及B相繞組的第二繞組的末端和C相繞組的第一繞組的首端，兩兩分別相連后，對應(yīng)接入第一三觸點開關(guān)的相應(yīng)觸點；A相繞組的第二繞組的首端和C相繞組的第一繞組的末端、A相繞組的第一繞組的末端和B相繞組的第二繞組的首端、以及B相繞組的第一繞組的末端和C相繞組的第二繞組的首端，兩兩分別相連后，對應(yīng)接入第二三觸點開關(guān)的相應(yīng)觸點。

優(yōu)選地，所述A相繞組的第一繞組的首端和C相繞組的第二繞組的末端相連后，連接于所述第一三觸點開關(guān)的第一觸點；所述A相繞組的第二繞組的末端和B相繞組的第一繞組的首端相連后，連接于所述第一三觸點開關(guān)的第二觸點；所述B相繞組的第二繞組的末端和C相繞組的第一繞組的首端相連后，連接于所述第一三觸點開關(guān)的第三觸點；所述A相繞組的第二繞組的首端和C相繞組的第一繞組的末端相連后，連接于所述第二三觸點開關(guān)的第一觸點；所述A相繞組的第一繞組的末端和B相繞組的第二繞組的首端相連后，連接于所述第二三觸點開關(guān)的第二觸點；所述B相繞組的第一繞組的末端和C相繞組的第二繞組的首端相連后，連接于所述第二三觸點開關(guān)的第三觸點。

優(yōu)選地，在每相繞組的第一繞組和第二繞組之間，設(shè)有相間絕緣部。

優(yōu)選地，在每相繞組中，所述第一繞組的線圈匝數(shù)和所述第二繞組的線圈匝數(shù)相同。

優(yōu)選地，在每相繞組中，所述第一繞組的線圈線徑等于或大于所述第二繞組的線圈線徑。

優(yōu)選地，在每相繞組中，所述第一繞組的線圈線徑與所述第二繞組的線圈線徑之間的比值為1:1至7:3。

優(yōu)選地，每相繞組的第一繞組和第二繞組，分層設(shè)置于所述定子鐵芯的同一個定子槽中，包括呈上下結(jié)構(gòu)或左右結(jié)構(gòu)的分層設(shè)置。

與上述三相異步電機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)相匹配，本實用新型又一方面提供一種電機(jī)裝置，包括：以上所述的三相異步電機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)。

本實用新型的方案，將常規(guī)三相繞組分層設(shè)計，并適當(dāng)?shù)剡B接，在啟動時，能夠通過兩個三觸點開關(guān)進(jìn)行串聯(lián)和并聯(lián)的切換，達(dá)到啟動時繞組串聯(lián)，運(yùn)行時繞組并聯(lián)，降低啟動電流，同時正常工作時等同于正常電機(jī)；可以減少對電網(wǎng)的二次沖擊，減少轉(zhuǎn)速波動，提高啟動與運(yùn)行之間切換的平穩(wěn)性；還可以減少外部啟動電機(jī)的交流接觸器的個數(shù)，降低成本。

進(jìn)一步，本實用新型的方案，通過在每個槽內(nèi)的導(dǎo)體不同相間增加絕緣，以確保電勢差不會匝間擊穿；可以進(jìn)一步減小對電網(wǎng)的二次沖擊，提高切換的可靠性和安全性。

進(jìn)一步，本實用新型的方案，將同一槽內(nèi)不同相間通過調(diào)整不同相的繞組線徑而進(jìn)一步降低繞組啟動電流，卻又不至于因不同電流密度差值導(dǎo)致的電機(jī)燒毀情況發(fā)生的線徑比范圍；可以進(jìn)一步減小對電網(wǎng)的二次沖擊，提高切換的可靠性和安全性。

由此，本實用新型的方案解決通過將三相繞組的每相繞組分成兩個相互絕緣的繞組(例如：通過將兩個繞組分層設(shè)置的方式)，利用繞組串聯(lián)運(yùn)行和并聯(lián)運(yùn)行兩個狀態(tài)下每相繞組中電流的相位差及該繞組內(nèi)部的儲能變化，來達(dá)到緩解、吸收甚至抵消狀態(tài)切換時外部電壓突變的影響，達(dá)到降低二次電流沖擊的效果，實現(xiàn)所述電機(jī)啟動與運(yùn)行的平穩(wěn)切換，更方便地實現(xiàn)啟動與運(yùn)行的平穩(wěn)切換，更安全地實現(xiàn)切換，在切換時實現(xiàn)所有繞組中電壓的相位突變以減小啟動電流，進(jìn)而提升啟動安全性的問題，從而，克服現(xiàn)有技術(shù)中對電網(wǎng)沖擊大、成本高和電機(jī)效率低的缺陷，實現(xiàn)對電網(wǎng)沖擊小、成本低和電機(jī)效率高的有益效果。

本實用新型的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。

下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

附圖用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實用新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的限制。在附圖中：

圖1為現(xiàn)有技術(shù)方案一的星‐角轉(zhuǎn)換運(yùn)行示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)方案二的接線示意圖；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)方案三的接線示意圖；

圖4為現(xiàn)有技術(shù)方案三啟動時刻等效電路(第一組繞組第一線圈和第二繞組第三線圈串聯(lián))；

圖5為現(xiàn)有技術(shù)方案三正常運(yùn)行等效電路(第一組繞組第一線圈和第二繞組第二線圈并聯(lián))；

圖6為現(xiàn)有技術(shù)方案一的星‐角轉(zhuǎn)換啟動過程的電流波形圖；

圖7為本實用新型的三相異步電機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)的一實施例的接線示意圖，其中，設(shè)置在三觸點開關(guān)(K1、K2)與地之間的元件是三相正弦交流電源的示意圖；

圖8為本實用新型的三相異步電機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)中繞組在定子鐵芯中A相分布示意圖(24槽2極，B相和C相未示出)；

圖9為本實用新型的三相異步電機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)的繞組電流啟動的波形示意圖。

結(jié)合附圖3、圖4，本實用新型實施例中附圖標(biāo)記如下：

1‐第一組繞組的第一線圈；2‐第一組繞組的第二線圈；3‐第一組繞組的第三線圈；4‐第二組繞組的第一線圈；5‐第二組繞組的第二線圈；6‐第二組繞組的第三線圈。

結(jié)合附圖8，本實用新型實施例中附圖標(biāo)記如下：

11‐定子鐵芯；12‐LA1繞組；13‐LA2繞組，14‐相間絕緣部。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型具體實施例及相應(yīng)的附圖對本實用新型技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

根據(jù)本實用新型的實施例，提供了一種三相異步電機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)。該三相異步電機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)包括：具有多個定子槽的定子鐵芯，三相繞組和切換機(jī)構(gòu)。其中，在所述三相繞組中，每相繞組包括：相互絕緣設(shè)置于所述定子鐵芯的同一個定子槽中的第一繞組和第二繞組；且所述三相繞組通過相應(yīng)的第一繞組和第二繞組，被配置為：能工作于不同相間的串聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)或同相繞組的并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)；所述切換機(jī)構(gòu)，連接于所述三相繞組，且被配置為：控制所述電機(jī)啟動，以及，在所述電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)狀態(tài)后的預(yù)設(shè)時長后，將所述三相繞組由不同相間的串聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)切換至同相繞組的并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)，以實現(xiàn)所述電機(jī)啟動與運(yùn)行的平穩(wěn)切換。具體地，利用繞組串聯(lián)運(yùn)行和并聯(lián)運(yùn)行兩個狀態(tài)下每相繞組中電流的相位差及該繞組內(nèi)部的儲能變化，來達(dá)到緩解、吸收甚至抵消狀態(tài)切換時外部電壓突變的影響，達(dá)到降低二次電流沖擊的效果，實現(xiàn)所述電機(jī)啟動與運(yùn)行的平穩(wěn)切換。通過將每相繞組相互絕緣設(shè)置為第一繞組和第二繞組，且將三相繞組配合切換機(jī)構(gòu)，可以利用繞組中的磁場儲能，對外部電壓的突變進(jìn)行一個緩沖，進(jìn)而緩解、吸收、甚至抵消了電壓的突變，進(jìn)而減少電機(jī)啟動電流對電網(wǎng)的第二次沖擊，實現(xiàn)電機(jī)啟動與運(yùn)行的平穩(wěn)切換，不存在電機(jī)繞組電流的“空檔期”，可以保證切換過程中轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，有利于提高切換的可靠性和安全性。

優(yōu)選地，所述切換機(jī)構(gòu)，包括：第一切換開關(guān)和第二切換開關(guān)；其中，所述第一切換開關(guān)被配置為：當(dāng)需要啟動所述電機(jī)時，將所述三相繞組切換至不同相間的串聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)，使所述電機(jī)處于啟動狀態(tài)；所述第二切換開關(guān)被配置為：當(dāng)所述電機(jī)在所述第一切換開關(guān)的控制下，已啟動且轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)狀態(tài)后的預(yù)設(shè)時長后，將所述三相繞組切換至同相繞組的并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)，使所述電機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)。更優(yōu)選地，所述第一切換開關(guān)為第一三觸點開關(guān)K1，且所述第二切換開關(guān)為第二三觸點開關(guān)K2。通過采用兩個切換開關(guān)，尤其通過采用兩個三觸點開關(guān)，可以減少外部啟動電機(jī)的交流接觸器的個數(shù)，降低成本。

優(yōu)選地，所述切換機(jī)構(gòu)，還包括：分別連接于所述第一切換開關(guān)和第二切換開關(guān)的延時繼電器；所述延時繼電器被配置為：控制所述第一切換開關(guān)處于通電狀態(tài)，且當(dāng)所述電機(jī)已啟動且轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)狀態(tài)后的計時時間達(dá)到所述預(yù)設(shè)時長后，控制所述第二切換開關(guān)處于通電狀態(tài)。其中，延遲繼電器用于控制兩個切換開關(guān)(例如：第一切換開關(guān)和第二切換開關(guān))；電機(jī)的啟動是一個加速的過程，轉(zhuǎn)速是否達(dá)到，主要通過預(yù)設(shè)的計時時間是否達(dá)到進(jìn)行判斷。通過啟動狀態(tài)至運(yùn)行狀態(tài)的延時切換，可以保證切換過程中轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，有利于提高切換的可靠性和安全性。

圖7示出了根據(jù)本實用新型一優(yōu)選實施例的繞組結(jié)構(gòu)。

具體地，如圖7所示，所述三相繞組，包括：A相繞組、B相繞組和C相繞組；其中，A相繞組的第一繞組LA1的首端LA1_首和C相繞組的第二繞組LC2的末端LC2_末、A相繞組的第二繞組LA2的末端LA2_末和B相繞組的第一繞組LB1的首端LB1_首、以及B相繞組的第二繞組LB2的末端LB2_末和C相繞組的第一繞組LC1的首端LC1_首，兩兩分別相連后，對應(yīng)接入第一三觸點開關(guān)K1的相應(yīng)觸點；A相繞組的第二繞組LA2的首端LA2_首和C相繞組的第一繞組LC1的末端LC1_末、A相繞組的第一繞組LA1的末端LA1_末和B相繞組的第二繞組LB2的首端LB2_首、以及B相繞組的第一繞組LB1的末端LB1_末和C相繞組的第二繞組LC2的首端LC2_首，兩兩分別相連后，對應(yīng)接入第二三觸點開關(guān)K2的相應(yīng)觸點。通過將每相繞組分層并基于電機(jī)狀態(tài)進(jìn)行適配連接，在啟動時，能夠通過兩個三觸點開關(guān)進(jìn)行串聯(lián)和并聯(lián)的切換，達(dá)到啟動時繞組串聯(lián)，運(yùn)行時繞組并聯(lián)，可以降低啟動電流，使得該電機(jī)正常工作時等同于正常電機(jī)，實現(xiàn)切換過程平穩(wěn)、且無電流空檔期，并且，通過兩個三觸點開關(guān)或接觸器3觸點即可完成整套動作，成本減少，且操作過程大大簡化。

其中，所述A相繞組的第一繞組LA1的首端LA1_首和C相繞組的第二繞組LC2的末端LC2_末相連后，連接于所述第一三觸點開關(guān)K1的第一觸點K1‐1；所述A相繞組的第二繞組LA2的末端LA2_末和B相繞組的第一繞組LB1的首端LB1_首相連后，連接于所述第一三觸點開關(guān)K1的第二觸點K1‐2；所述B相繞組的第二繞組LB2的末端LB2_末和C相繞組的第一繞組LC1的首端LC1_首相連后，連接于所述第一三觸點開關(guān)K1的第三觸點K1‐3；所述A相繞組的第二繞組LA2的首端LA2_首和C相繞組的第一繞組LC1的末端LC1_末相連后，連接于所述第二三觸點開關(guān)K2的第一觸點K2‐1；所述A相繞組的第一繞組LA1的末端LA1_末和B相繞組的第二繞組LB2的首端LB2_首相連后，連接于所述第二三觸點開關(guān)K2的第二觸點K2‐2；所述B相繞組的第一繞組LB1的末端LB1_末和C相繞組的第二繞組LC2的首端LC2_首相連后，連接于所述第二三觸點開關(guān)K2的第三觸點K2‐3。

以下對圖7所示的繞組結(jié)構(gòu)工作原理進(jìn)行說明。

參見圖7，串聯(lián)運(yùn)行(即不同相間的串聯(lián)運(yùn)行狀態(tài))時，每個串聯(lián)支路繞組中的電流為：

第一繞組LA1、第二繞組LB2中電流為：A*cos(ωt)；

第一繞組LB1、第二繞組LC2中電流為：

第一繞組LC1、第二繞組LA2中電流為：其中，A表示電壓幅值，ω為電壓頻率。

在繞組切換為并聯(lián)運(yùn)行(即由不同相間的串聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)切換至同相繞組的并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài))時，每相繞組中的電流需要轉(zhuǎn)變?yōu)椋?/p>

第一繞組LC1、第二繞組LC2中電流為：A*cos(ωt)；

第一繞組LA1、第二繞組LA2中電流為：

第一繞組LB1、第二繞組LB2中電流為：

故而，以A相繞組為例，對比其繞組前后狀態(tài)(即由不同相間的串聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)切換至同相繞組的并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài))的電流變化，可以發(fā)現(xiàn)，其在此期間磁場儲能需要變化：

B、C相同理類推即可。

由以上分析可知，該部分電流相位類似于磁場儲能的慣性，在外部電壓突變時，能夠緩解電流的突變，類似于一個突變外力施加于來回振動的物體上，為了使得振幅最小，改變后狀態(tài)(即同相繞組的并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài))同改變前狀態(tài)(即不同相間的串聯(lián)運(yùn)行狀態(tài))的動量差(即繞組串聯(lián)運(yùn)行和并聯(lián)運(yùn)行兩個狀態(tài)下每相繞組中電流的相位差及該繞組內(nèi)部的儲能變化)可以用于緩解、吸收、甚至抵消該部分外部力的沖擊(即狀態(tài)切換時外部電壓突變的影響)。

優(yōu)選地，在每相繞組的第一繞組和第二繞組之間，設(shè)有相間絕緣部。例如：相間絕緣部，可以是設(shè)置于相鄰兩相繞組的端部之間的一層絕緣薄膜。通過在每個槽(例如：定子槽)內(nèi)的導(dǎo)體(例如：第一繞組和第二繞組)不同相間增加絕緣，可以確保電勢差不會匝間擊穿，進(jìn)而提高電機(jī)啟動和運(yùn)行的安全性和可靠性。

優(yōu)選地，在每相繞組中，所述第一繞組的線圈匝數(shù)和所述第二繞組的線圈匝數(shù)相同。通過將每相繞組的第一繞組和第二繞組的線圈匝數(shù)設(shè)置為相同，一方面方便同步繞制繞組，另一方面可以減小每相繞組的第一繞組和第二繞組相間電流的密度差，提高電流穩(wěn)定性，進(jìn)而提高電機(jī)運(yùn)行的安全性。

其中，當(dāng)每相繞組中分層設(shè)置的兩個繞組的線圈匝數(shù)設(shè)計為不同時，會導(dǎo)致兩個繞組的線圈在并聯(lián)即第二三觸點開關(guān)K2閉合時，由于兩個繞組的線圈的反電勢不同而引起的環(huán)流效應(yīng)；使得兩個繞組的線圈銅耗增加，電機(jī)效率下降；而每相繞組中分層設(shè)置的兩個繞組的線圈匝數(shù)相同時，即不會存在該問題。

優(yōu)選地，在每相繞組中，所述第一繞組的線圈線徑等于或大于所述第二繞組的線圈線徑。更優(yōu)選地，在每相繞組中，所述第一繞組的線圈線徑與所述第二繞組的線圈線徑之間的比值為1:1至7:3。通過在同一槽內(nèi)不同相間通過調(diào)整不同相的繞組線徑，可以進(jìn)一步降低繞組啟動電流，卻又不至于因不同電流密度差值導(dǎo)致的電機(jī)燒毀情況發(fā)生的線徑比范圍，有利于提高電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

優(yōu)選地，每相繞組的第一繞組和第二繞組，分層設(shè)置于所述定子鐵芯的同一個定子槽中，具體呈上下結(jié)構(gòu)或左右結(jié)構(gòu)的分層設(shè)置。其中，對于三相繞組，分層設(shè)置時，可以根據(jù)實際需求，通過不同結(jié)構(gòu)混搭的方式(例如：上下結(jié)構(gòu)和左右結(jié)構(gòu)混搭的方式)進(jìn)行分層。通過將每相繞組分層設(shè)置在同一個定子槽中，可以解決Y‐△切換啟動過程中的二次沖擊電流，還可以解決其他啟動方式中切換過程中存在電流“空檔期”，以減少轉(zhuǎn)速波動，提高電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性。

例如：參見圖7至圖9所示的例子，該應(yīng)用于降低三相異步電機(jī)啟動電流的繞組結(jié)構(gòu)，包括六個繞組，即：其繞組由LA1繞組12、LA2繞組13、LB1繞組、LB2繞組、LC1繞組、LC2繞組。其中，LA1繞組12、LA2繞組13屬于同一相，LB1繞組、LB2繞組屬于同一相，LC1繞組、LC2繞組屬于同一相。

LA1繞組、LA2繞組在電機(jī)定子槽的(例如：定子鐵芯11)槽號相同，槽內(nèi)呈上下層或左右層分開；每相繞組的第一繞組(例如：A相繞組的第一繞組即LA1繞組12)同第二繞組(例如：A相繞組的第二繞組即LA2繞組13)之間存在相間絕緣部14。其中，LA1繞組12的首端和LC2繞組的末端、LA2繞組13的末端和LB1繞組的首端、LB2繞組的末端和LC1繞組的首端分別相連后，接入第一三觸點開關(guān)K1。LA2繞組13的首端和LC1繞組的末端、LA1繞組12的末端和LB2繞組的首端、LB1繞組的末端和LC2繞組的首端分別相連后，接入第二三觸點開關(guān)K2。

其中，同一個定子槽中，每相繞組的第一繞組和第二繞組的首端、末端放置順序，按照圖7所示的矩形結(jié)構(gòu)按照一個方向依次首尾相連。例如：第一繞組和第二繞組放置的位置以及首尾設(shè)置方式完全相同，僅有處于槽內(nèi)上下層的區(qū)別。

前述六個繞組的運(yùn)行特征為：在第一三觸點開關(guān)K1閉合時，實現(xiàn)不同相間(例如：A相的LA1繞組和B相的LB2繞組)的串聯(lián)運(yùn)行；在第二三觸點開關(guān)K2閉合時，實現(xiàn)同相繞組(例如：A相繞組的LA1繞組11和A相繞組的LA2繞組12)的并聯(lián)運(yùn)行。例如，電機(jī)(例如：三相異步電機(jī))需要啟動時，閉合第一三觸點開關(guān)K1，在轉(zhuǎn)速基本達(dá)到穩(wěn)定時，約0.6s‐1s后，再閉合第二三觸點開關(guān)K2，電機(jī)(例如：三相異步電機(jī))進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。

前述六個繞組的繞組特征為：LA1繞組12和LA2繞組13具有相同的繞組匝數(shù)，但可以具有不同的繞組線徑；LA1繞組和LA2繞組(同理應(yīng)用于LB1繞組和LB2繞組、LC1繞組和LC2繞組)的繞組線徑比介于1:1至7:3之間。優(yōu)選地，每相繞組的第一繞組(例如：A相繞組的第一繞組即LA1繞組12)和第二繞組(例如：A相繞組的第二繞組即LA2繞組13)的線徑比為1:1；當(dāng)需要進(jìn)一步降低啟動電流時，每相繞組的第一繞組(例如：A相繞組的第一繞組即LA1繞組12)和第二繞組(例如：A相繞組的第二繞組即LA2繞組13)的線徑比可逐漸增加至7:3；以上的線徑要求，可以保證電機(jī)在運(yùn)行時電流密度相差在允許的范圍內(nèi)。

前述三相異步電機(jī)，在第一三觸點開關(guān)K1通電即第一三觸點開關(guān)K1閉合，帶載啟動的情況下，時間不得過長，在轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，必須立刻閉合第二三觸點開關(guān)K2。優(yōu)選地，前述三相異步電機(jī)的啟動過程，可以通過延時繼電器進(jìn)行控制。

例如：每個繞組的線圈，可以等效為電感和電阻(例如：圖6中與每個繞組串接的電阻，即為等效電阻)的串聯(lián)結(jié)構(gòu)(例如：LA1指A相線圈1的電感，RA1指A相線圈1的電阻)。

經(jīng)大量的試驗驗證，采用本實施例的技術(shù)方案，將常規(guī)三相繞組分層設(shè)計，并適當(dāng)?shù)剡B接，在啟動時，能夠通過兩個三觸點開關(guān)進(jìn)行串聯(lián)和并聯(lián)的切換，達(dá)到啟動時繞組串聯(lián)，運(yùn)行時繞組并聯(lián)，降低啟動電流，同時正常工作時等同于正常電機(jī)；可以減少對電網(wǎng)的二次沖擊，減少轉(zhuǎn)速波動，提高啟動與運(yùn)行之間切換的平穩(wěn)性；還可以減少外部啟動電機(jī)的交流接觸器(例如：三觸點開關(guān))的個數(shù)，降低成本。

根據(jù)本實用新型的實施例，還提供了對應(yīng)于三相異步電機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)的一種電機(jī)裝置。該電機(jī)裝置包括：以上所述的三相異步電機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)。通過使用以上所述的三相異步電機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)，可以減少電機(jī)啟動電流對電網(wǎng)的第二次沖擊不存在電機(jī)繞組電流的“空檔期”，保證切換過程中轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，有利于提高切換的可靠性和安全性。

由于本實施例的裝置所實現(xiàn)的處理及功能基本相應(yīng)于前述圖7至圖9所示的繞組結(jié)構(gòu)的實施例、原理和實例，故本實施例的描述中未詳盡之處，可以參見前述實施例中的相關(guān)說明，在此不做贅述。

經(jīng)大量的試驗驗證，采用本實用新型的技術(shù)方案，將同一槽內(nèi)不同相間通過調(diào)整不同相的繞組線徑而進(jìn)一步降低繞組啟動電流，卻又不至于因不同電流密度差值導(dǎo)致的電機(jī)燒毀情況發(fā)生的線徑比范圍；可以進(jìn)一步減小對電網(wǎng)的二次沖擊，提高切換的可靠性和安全性。

根據(jù)本實用新型的實施例，還提供了一種電機(jī)裝置的控制方法。該電機(jī)裝置的控制方法用于對上述電機(jī)裝置進(jìn)行控制，該方法包括：通過所述切換機(jī)構(gòu)，控制所述電機(jī)裝置啟動，以及實現(xiàn)所述電機(jī)裝置由啟動狀態(tài)至運(yùn)行狀態(tài)的切換。通過切換機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)以上所述的電機(jī)裝置的啟動及狀態(tài)切換，可以減少電機(jī)啟動電流對電網(wǎng)的第二次沖擊不存在電機(jī)繞組電流的“空檔期”，保證切換過程中轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，有利于提高切換的可靠性和安全性。

優(yōu)選地，其中，通過所述第一切換開關(guān)(例如：第一三觸點開關(guān)K1)，當(dāng)需要啟動所述電機(jī)時，將所述三相繞組切換至不同相間的串聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)，使所述電機(jī)裝置處于啟動狀態(tài)；通過所述第二切換開關(guān)(例如：第二三觸點開關(guān)K2)，當(dāng)所述電機(jī)已啟動、且轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)狀態(tài)后的預(yù)定時間，例如0.6s‐1s后，將所述三相繞組切換至同相繞組的并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)，使所述電機(jī)裝置處于運(yùn)行狀態(tài)。通過啟動狀態(tài)至運(yùn)行狀態(tài)的延時切換，可以保證切換過程中轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，有利于提高切換的可靠性和安全性。

由于本實施例的控制方法所實現(xiàn)的處理及功能基本相應(yīng)于前述圖6至圖8所示的方法的實施例、原理和實例，故本實施例的描述中未詳盡之處，可以參見前述實施例中的相關(guān)說明，在此不做贅述。

經(jīng)大量的試驗驗證，采用本實用新型的技術(shù)方案，通過在每個槽內(nèi)的導(dǎo)體不同相間增加絕緣，以確保電勢差不會匝間擊穿；可以進(jìn)一步減小對電網(wǎng)的二次沖擊，提高切換的可靠性和安全性。

綜上，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，在不沖突的前提下，上述各有利方式可以自由地組合、疊加。

以上所述僅為本實用新型的實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。