專利名稱：無刷雙饋電機(jī)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)。
背景技術(shù)：
目前，無刷雙饋電機(jī)通常采用的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)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(gòu)，其作用均是通過特定的磁路結(jié)構(gòu)，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(chǎng)得以調(diào)制。當(dāng)無刷雙饋電機(jī)功率繞組和控制繞組的極對(duì)數(shù)分別為PP和PC時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的極數(shù)轉(zhuǎn)換作用，轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)通常設(shè)計(jì)為Pr＝Pp+Pc。無刷雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子同時(shí)耦合著極數(shù)不同的功率繞組和控制繞組，常稱為“級(jí)數(shù)轉(zhuǎn)換器”，其作用的強(qiáng)弱直接影響著電機(jī)的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種多路并聯(lián)的繞組無環(huán)流、繞組間無互感電勢(shì)、能準(zhǔn)確控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的無刷雙饋電機(jī)。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是它包括電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子繞組，電機(jī)整體結(jié)構(gòu)為單定子和單轉(zhuǎn)子鐵心結(jié)構(gòu)，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(gòu)，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(hào)相位圖繞組，雙套繞組按兩個(gè)單極槽號(hào)相位圖繞組。
繞組設(shè)計(jì)是無刷雙饋電機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，繞組設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注重如下原則1)根據(jù)調(diào)速范圍的需要，以及對(duì)電機(jī)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(yīng)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(jiǎn)單，繞組引出線不要多于六根。
3)繞組應(yīng)設(shè)計(jì)為三相對(duì)稱繞組，并進(jìn)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(shì)產(chǎn)生，這點(diǎn)在繞組設(shè)計(jì)中最為重要。
4)當(dāng)采用多路并聯(lián)的繞組方案時(shí)，要分析并聯(lián)各支路電勢(shì)的相位關(guān)系，保證各支路電勢(shì)相等避免環(huán)流的產(chǎn)生，如果環(huán)流確實(shí)難以避免，設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)將環(huán)流情況出現(xiàn)在少極繞組中。
根據(jù)以上繞組設(shè)計(jì)原則，本實(shí)用新型提出由雙極槽號(hào)相位圖設(shè)計(jì)單套繞組方案，由兩個(gè)單極槽號(hào)相位圖設(shè)計(jì)兩套繞組方案，其設(shè)計(jì)方法及步驟如下單套繞組設(shè)計(jì)步驟1)畫出無刷雙饋電機(jī)所確定的兩個(gè)極數(shù)的雙極槽號(hào)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、Bc、Ca、Cb、Cc；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(shì)同相位同大小。
雙套繞組設(shè)計(jì)步驟1)畫出多極繞組的槽號(hào)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(hào)相位圖，并按60°～120°相帶確定各線圖的相屬；3)把按步驟1)和2)確定的多極繞組和少極繞組的線圈槽號(hào)，分別排列在少極繞組和多極繞組的槽號(hào)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(shì)產(chǎn)生。
本實(shí)用新的獨(dú)特或關(guān)鍵之處在于應(yīng)用雙極槽號(hào)相位圖設(shè)計(jì)無刷雙饋電機(jī)的單套繞組；兩個(gè)單極槽號(hào)相位圖設(shè)計(jì)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(gòu)，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(jī)整體結(jié)構(gòu)上采用單定子、單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
綜上所述，本實(shí)用新型采用單定子、單轉(zhuǎn)子的無刷雙饋電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)；定子繞組可采用雙極槽號(hào)相位圖或單極槽號(hào)相位圖，被設(shè)計(jì)成單套繞組或雙套繞組的結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)子繞組可采用單極槽號(hào)相位圖被設(shè)計(jì)成雙套繞組結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)的繞組能保證無刷雙饋電機(jī)的性能要求，多路并聯(lián)的繞組無環(huán)流產(chǎn)生，同時(shí)繞組間無互感電勢(shì)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，本實(shí)用新型同時(shí)具有同步電機(jī)和異步電機(jī)特點(diǎn)的交流電機(jī)，其結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理與傳統(tǒng)的交流電機(jī)有較大的差別，無刷雙饋電機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)子的磁勢(shì)諧波對(duì)定子不同極數(shù)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)制來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。本實(shí)用新型是通過改變控制繞組的連接方式及其外加電源的頻率、幅值和相位可以實(shí)現(xiàn)無刷雙饋電機(jī)的多種運(yùn)行方式。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是72槽、6/8極、雙極槽號(hào)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(hào)相位圖。
圖4是36槽少極繞組(4極)槽號(hào)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(shí)施方式
以72槽、6/8極；36槽、4/6極為例分別對(duì)單套繞組和雙套繞組進(jìn)行繞組設(shè)計(jì)，并結(jié)合繞組設(shè)計(jì)步驟和附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
依據(jù)單套繞組設(shè)計(jì)步驟如圖1所示。線圈編號(hào)的下標(biāo)表示線圈的匝數(shù)比(匝數(shù)為12，線圈數(shù)各占一半)，繞組為3Y/3Y接法，對(duì)應(yīng)的接線圖如圖2所示。各線圈組在6極和8極下的感應(yīng)電勢(shì)相等，因此不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流，同時(shí)單套繞組在6極和8極的繞組中不會(huì)產(chǎn)生互感電勢(shì)，即繞組內(nèi)部沒有直接的電功率傳遞。當(dāng)線圈跨距y＝10時(shí)能保證電機(jī)各槽的槽滿率相等，8極繞組為120°相帶，基波分布系數(shù)為0.735，6極繞組為60°相帶，基波分布系數(shù)為0.9326。
依據(jù)雙套繞組設(shè)計(jì)步驟如圖3和圖4所示，對(duì)應(yīng)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(shì)相等，故無環(huán)流產(chǎn)生，同時(shí)經(jīng)分析表明，兩套繞組無互感電勢(shì)產(chǎn)生。
無刷雙饋電機(jī)定子鐵心與普通交流電機(jī)基本相同，研制時(shí)可借用現(xiàn)有相應(yīng)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(jī)的定子繞組與傳統(tǒng)交流電機(jī)有較大的不同。無刷雙饋電機(jī)的定子繞組可以由1套也可以由彼此絕緣的2套繞組構(gòu)成，但嚴(yán)格禁止功率繞組和控制繞組間有的直接電功率傳遞。由于1套繞組可以提高槽空間的利用率，增加導(dǎo)體截面積，減少銅耗，減小漏抗，因此無刷雙饋電機(jī)有較高的效率和堵轉(zhuǎn)力矩。但如繞組設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)較多的諧波。
如果定子采用2套繞組結(jié)構(gòu)，會(huì)降低材料的利用率及電機(jī)效率，但會(huì)給定子繞組設(shè)計(jì)帶來較大的靈活性。當(dāng)功率繞組和控制繞組同時(shí)供電時(shí)，定子繞組中將產(chǎn)生2個(gè)獨(dú)立的不同極數(shù)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，為使2個(gè)電源互不干擾，功率繞組PP極對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在定子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)，應(yīng)在控制繞組PC極對(duì)繞組的3個(gè)出線端(即控制端口)間無電勢(shì)差，當(dāng)控制端口通電時(shí)，不會(huì)引起工頻電源的附加電流；同理要求PC極對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在定子繞組中的感應(yīng)電勢(shì)，也應(yīng)在PP極對(duì)繞組的出線端間無電勢(shì)差，不引起變頻電源的附加電流。這樣設(shè)計(jì)的無刷雙饋電機(jī)定子繞組，可達(dá)到2個(gè)電源彼此獨(dú)立，且無電功率的直接傳遞，同時(shí)又能準(zhǔn)確控制無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。
權(quán)利要求1.一種無刷雙饋電機(jī)，它包括電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子繞組，其特征是電機(jī)整體結(jié)構(gòu)為單定子和單轉(zhuǎn)子鐵心結(jié)構(gòu)，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(gòu)，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(quán)利要求1所述的無刷雙饋電機(jī)，其特征是單套繞組按雙極槽號(hào)相位圖繞組，雙套繞組按兩個(gè)單極槽號(hào)相位圖繞組。
專利摘要一種無刷雙饋電機(jī)，它涉及一種無刷電機(jī)。它主要是解決該類電機(jī)的繞組設(shè)計(jì)等技術(shù)問題，提供了繞組的設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)方法。其技術(shù)方案要點(diǎn)是它包括電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子繞組，電機(jī)整體結(jié)構(gòu)為單定子和單轉(zhuǎn)子鐵心結(jié)構(gòu)，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(gòu)，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。它能保證多路并聯(lián)的繞組無環(huán)流產(chǎn)生，同時(shí)繞組間無互感電勢(shì)的產(chǎn)生，并同時(shí)具有同步電機(jī)和異步電機(jī)的特點(diǎn)，它通過電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁勢(shì)諧波對(duì)定子不同極數(shù)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)制來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，通過改變控制繞組的連接方式及其外加電源的頻率、幅值和相位可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的多種運(yùn)行方式。
文檔編號(hào)H02K3/04GK2591843SQ0228320
公開日2003年12月10日 申請(qǐng)日期2002年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月30日
發(fā)明者彭曉, 石安樂, 楊向宇, 李永堅(jiān) 申請(qǐng)人:湖南工程學(xué)院