無公約數(shù)奇數(shù)槽分數(shù)槽分布繞組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于三相電機繞組技術(shù)，屬于電機基礎(chǔ)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]電機技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的基礎(chǔ)，繞組技術(shù)是電機技術(shù)的基礎(chǔ)。已有的繞組體系已經(jīng)不能滿足目前高性能電機設(shè)計的要求，現(xiàn)有繞組體系用于永磁同步電機需要斜槽、斜極、開輔助槽等特殊工藝解決齒槽力矩，增加了生產(chǎn)加工難度，也降低了電機性能和效能。這個問題已經(jīng)有很多國內(nèi)外電機專家進行過論證、分析和研究，但這些研究的主題一直集中在分數(shù)槽集中繞組領(lǐng)域，分布繞組似乎不被重視。開發(fā)一種不需要斜槽就可以有效消除齒槽力矩的繞組方案，是解決這個問題的最好方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為解決上述問題而開發(fā)的，一系列可以用于三相永磁直流無刷電機、三相感應電機、永磁同步電機及三相發(fā)電機的無公約數(shù)奇數(shù)槽分數(shù)槽分布繞組。
[0004]為實現(xiàn)發(fā)明的目的，設(shè)計了有效解決永磁同步電機齒槽力矩的共80種極槽組合和與之對應的排列順序，這些極槽組合能最大限度的降低電機齒槽力矩。
[0005]為實現(xiàn)發(fā)明的目的，本發(fā)明設(shè)計的繞組分別是40組無公約數(shù)奇數(shù)槽分數(shù)槽分布繞組長距繞組(圖1);和40組無公約數(shù)奇數(shù)槽分數(shù)槽分布繞組短距繞組(圖2)。這些繞組的共同特征是電機槽數(shù)為奇數(shù)，極數(shù)與槽數(shù)沒有1以外的公約數(shù)，極數(shù)與槽數(shù)為互質(zhì)數(shù)，電機極數(shù)與槽數(shù)的最小公倍數(shù)是兩者的乘積，繞組線圈跨距為4。
[0006]為實現(xiàn)發(fā)明的目的，解決無公約奇數(shù)槽數(shù)分數(shù)槽分布繞組存在的反電勢的平衡問題，我們的方法是為每一個極槽組合繞組方案設(shè)計了獨有的繞組排列順序，并編制成表格是無公約數(shù)奇數(shù)槽分數(shù)槽分布繞組長距繞組排列順序表(圖1)，和無公約數(shù)奇數(shù)槽分數(shù)槽分布繞組短距繞組排列順序表(圖2)，每一個極槽組合繞組方案按照表格中的繞組順序排列各相線圈，并按已經(jīng)設(shè)計好的相序表(圖3)所示的相序相距進行相位分配就可以了。
【附圖說明】
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1.圖1:無公約數(shù)奇數(shù)槽分數(shù)槽分布繞組長距繞組排列順序表
2.圖2:無公約數(shù)奇數(shù)槽分數(shù)槽分布繞組短距繞組排列順序表
3.圖3:相序表
4圖4:線圈連接方法1
5.圖5:線圈連接方法2 (電源端接法1)
6圖6:線圈連接方法3
7.圖7:線圈連接方法4(電源端接法2)
8.圖8:57槽14極電機繞組圖具體實施例:
實施例1:本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:影響永磁電機的齒槽效應大小的最直接因素是齒槽基波頻率，齒槽基波頻率越高齒槽力矩越小，這是業(yè)內(nèi)人士共知的。提高齒槽基波頻率的最直接方法就是加大極數(shù)與槽數(shù)的最小公倍數(shù)。本發(fā)明利用提高齒槽基波頻率的方法，設(shè)計出了無公約數(shù)奇數(shù)槽分數(shù)槽分布繞組和相對應的極數(shù)與槽數(shù)的組合，電機槽數(shù)為奇數(shù)，極數(shù)與槽數(shù)沒有1以外的公約數(shù)，極數(shù)與槽數(shù)為互質(zhì)數(shù)，電機極數(shù)與槽數(shù)的最小公倍數(shù)是兩者的乘積，繞組線圈跨距為4。這種繞組組合的最小公倍數(shù)就是極數(shù)和槽數(shù)的乘積，這樣最大化的提高了齒槽基波頻率，有效減小了齒槽力矩，并已進行樣機驗證。無公約數(shù)奇數(shù)槽分數(shù)槽分布繞組最大的難點在于三相電勢平衡，為了解決這個問題，通過大量數(shù)學計算，我們設(shè)計了一套繞組排列順序表(圖1)、(圖2)，并設(shè)計出與之對應的相序表(圖3)，規(guī)定了線圈連接方法1 (圖4)、線圈連接方法2(圖5)、線圈連接方法3(圖6)、線圈連接方法4(圖7)。按照這些表格和連接方法圖可以為每一個繞組方案畫出繞組分布圖。
[0008]實施例2:為實現(xiàn)發(fā)明的目的，本發(fā)明所涉及的無公約數(shù)奇數(shù)槽分數(shù)槽分布繞組長距繞組排列順序表(圖1)和無公約數(shù)奇數(shù)槽分數(shù)槽分布繞組短距繞組排列順序表(圖
2)，由序號、槽數(shù)、極數(shù)、極對數(shù)、基礎(chǔ)排列順序與組數(shù)5項組成，每個序號代表一個繞組極槽組合方案。表格中基礎(chǔ)排列順序與組數(shù)下又分為4個分欄，每個欄中有一組字母組合，每一個字母組合是一個基礎(chǔ)排列順序，每個基礎(chǔ)排列順序下對應單個繞組極槽組合方案有一個數(shù)字，這個數(shù)字是代表對應的基礎(chǔ)排列組合循環(huán)排列的次數(shù)。
[0009]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，本發(fā)明所記載的所有繞組方案，是以U、V、W三個字母的順序的方案表述的，這個方法可以使設(shè)計者更有效的了解繞組的分布順序和邏輯。(圖1)中序號1對應的就是57槽14極極槽組合繞組方案，其中基礎(chǔ)排列組合是“UUWVV”、“UWVV”、“UffffV”、“UUWV”4種，基礎(chǔ)排列組合分別對應的數(shù)字是1、4、5、4。這里的表格含義是這樣的:1 組“UUWVV”，4 組“UWVV”，5 組“UffffV”，4 組“UUWV”，排成一整組順序為:“UUWVV，UWVV,UffVV, UffVV, UffVV, UffffV，UffffV，UffffV，UffffV，UffffV，uuwv, uuwv, uuwv, uuwv”。其他所有方案同理排列。
[0010]實施例3:本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，分析(圖1)和(圖2)中涉及的所有排列順序，長距繞組1-9槽排列順序均為“UUWVVUWVV”，短距繞組1-8槽排列順序均為“UUWVUUWV”，計算所有繞組的相距均滿足相序表(圖3)，設(shè)計出固定三相第一個線圈接線方式為長距繞組U、v兩相接線按(圖5)方法開始，W相按(圖7)的方法開始；短距繞組U相接線按(圖5)方法開始，V、W兩相相按(圖7)的方法開始，進入的箭頭就是電源端。后續(xù)繞組按4個接線方法對應參照連接即可。
[0011]實施例4:本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:以57槽14極電機繞組圖(圖8)為例，(圖8)是根據(jù)(圖1)中序號1的方案畫出的。按(圖1)所示的57槽14極分布順序，1組“UUWVV”，4 組“UWVV”，5 組“UWWV”，4 組“UUWV”，排成一整組順序為:“UUWVV，UWVV，UWVV，UWVV，UWVV,UffffV, UffffV, UffffV, UffffV, UffffV, uuwv, uuwv, uuwv, uuwv”。按上述繞組順序結(jié)合相序表(圖
3)畫出繞組線圈示意圖，因為57槽14極為長距繞組，為長距繞組U、V兩相接線按(圖5)方法開始，W相按(圖7)的方法開始，依次連接所有線圈。
[0012]根據(jù)(圖2)所示列出87槽11極繞組分布順序如下:
UUWV, UUWV, UUWV, UUWV, UUWV, UUWV, UUWV, UffffV, UffffV, UffffV, UffffV, UffffV, UffffV, UffffV,UWVV, UWVV, UWVV, UWVV, UWVV, UWVV, UWVV, UWVo如需畫出繞組圖按上述方法即可。
[0013]本發(fā)明所設(shè)計的無公約數(shù)奇數(shù)分數(shù)槽分布繞組已經(jīng)進行了原理樣機測試，并得到相關(guān)專家好評，具有廣泛的推廣意義，廣泛使用對發(fā)電機的波形質(zhì)量、諧波控制等方面都有非常大的意義，對目前推廣的永磁電機更可以提高效率，提高穩(wěn)定性。用于感應電機可以有效減少諧波，減小對電網(wǎng)的影響。
【主權(quán)項】
1.本發(fā)明是一系列無公約數(shù)奇數(shù)槽分數(shù)槽分布繞組，其特征在于:是80組極槽數(shù)組合和與之對應的繞組順序，包括40組無公約數(shù)奇數(shù)槽分數(shù)槽分布繞組長距繞組排列順序(圖1)和40組無公約數(shù)奇數(shù)槽分數(shù)槽分布繞組短距繞組排列順序(圖2)。2.權(quán)利要求1所述的無公約數(shù)奇數(shù)槽分數(shù)槽分布繞組其特征在于:無公約數(shù)奇數(shù)槽分數(shù)槽分布繞組長距繞組排列順序(圖1)和無公約數(shù)奇數(shù)槽分數(shù)槽分布繞組短距繞組排列順序(圖2)明確描述所有極槽組合的繞組排列順序。3.權(quán)利要求1所述的無公約數(shù)奇數(shù)槽分數(shù)槽分布繞組其特征在于:繞組的相距相位按(圖3)分配，繞組的線圈排列順序是按(圖1)和(圖2)記載的順序排列。
【專利摘要】本發(fā)明屬于三相電機繞組技術(shù)，屬于電機技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)。本發(fā)明是為解決上述問題而開發(fā)的，一系列可以用于三相永磁直流無刷電機、三相感應電機、永磁同步電機及三相發(fā)電機的無公約數(shù)奇數(shù)槽分數(shù)槽分布繞組。為實現(xiàn)發(fā)明的目的，設(shè)計了有效解決永磁直流無刷電機齒槽力矩的共80種繞組和與之對應的極槽組合，這些組合能最大限度的降低電機齒槽力矩。
【IPC分類】H02K29/00, H02K21/02, H02K3/16, H02K3/28
【公開號】CN105356639
【申請?zhí)枴緾N201510909109
【發(fā)明人】王東立
【申請人】王東立
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年12月11日