專利名稱：三相交流電機最低諧波節(jié)能繞組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到三相交流電機繞組，它是一種在理論上能消除所有相帶諧波而在實際上能作到最低諧波的360°P／Z1相帶繞組(P為極對數(shù)，Z1為定子槽數(shù))。
電機中的高次諧波，不但產(chǎn)生雜散損耗，使電機效率降低，溫升增高，而且產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩，削弱電機轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生振動和噪聲。為了抑制由繞組相帶空間分布產(chǎn)生的相帶諧波對電機效率和轉(zhuǎn)矩特性的不良影響，利用不同的繞組形式來達到其目的是最簡單易行的。
傳統(tǒng)的三相電機繞組是60°相帶繞組，它通常采用分布繞組和短距繞組來減小相帶諧波，這是全世界唯一大規(guī)模用于工業(yè)性生產(chǎn)的繞組。為了進一步減小相帶諧波，曾研究過散布繞組、階梯繞組等特殊繞組，但因效果欠佳以及嵌線工藝復(fù)雜而無法推廣應(yīng)用。70年代起，逐步采用Y－△接“正弦”繞組，這種繞組對q(每極每相槽數(shù))為偶數(shù)的電機來說，實際上是一種30°相帶繞組，它把傳統(tǒng)的60°相帶繞組進行了分割，使相帶數(shù)增加了一倍，從而削弱了相帶諧波及其產(chǎn)生的雜散損耗，改善了電機的性能，取得了節(jié)能效果。但是，這種“正弦”繞組對q為奇數(shù)的電機來說，卻是一種不均等相帶繞組，因而效果欠佳，所以這種繞組不可能復(fù)蓋所有電機?？傊陨线@些繞組只能抑制而不能消除所有相帶諧波。
本發(fā)明的目的是為了提供一種在理論上能消除所有相帶諧波而實際上能作到最低諧波，提高電機性能，復(fù)蓋所有三相電機，還能適用于工業(yè)性生產(chǎn)的繞組技術(shù)。
本發(fā)明拋棄了傳統(tǒng)繞組的槽電勢矢量分析方法，而采用槽磁勢矢量分析方法，使槽磁勢合成矢量的時間電角度等于該槽的空間電角度；同時每槽線圈按一定的匝數(shù)比取值，保證每槽合成槽矢量的幅值相等。這樣，每一槽就變成了一個相，槽分度(電角度)等于繞組相帶數(shù)，對相帶進行了最終分割，使之形成360°P／Z1相帶繞組，亦即形成了Z1／P相繞組。
本發(fā)明把定子槽數(shù)從六的倍數(shù)擴展到三的倍數(shù)，打破了兩極電機不能使用分數(shù)槽的傳統(tǒng)格局，使小型電機向多極化發(fā)展。
本發(fā)明的特點用介紹的最佳實施方案來說明。
對于q為整數(shù)槽的三相電機繞組，可采用Y－△接線圈串聯(lián)連接，并按一定的排列有序分布。但是，不同q值的電機，形成不同的360°P／Z1相帶繞組，其Y－△接線圈的排列分布和各槽線圈的匝比也各不相同。
1、q＝3的電機，形成20°相帶繞組，亦即形成18相繞組。每個極相組線圈的排列分布如下YbYaYb△c△c各槽的匝數(shù)比abc＝10.34731.18482、q＝4的電機，形成15°相帶繞組，亦即形成24相繞組，每個極相組線圈的排列分布如下
YbYaYb△c△d△c各槽的匝數(shù)比abcd＝10.51760.89661.73213、q＝5的電機，形成12°相帶繞組，亦即形成30相繞組，每個極相組線圈的排列分布如下YcYbYaYbYc△d△e△e△d各槽的匝數(shù)比abcde＝10.61800.20900.72021.40904、q＝6的電機，形成10°相帶繞組，亦即形成36相繞組，每個極相組線圈的排列如下YcYbYaYbYc△d△e△f△e△d各槽的匝數(shù)比abcdef＝10.68400.34730.60151.18481.73215、q＝7的電機，形成8.57°相帶繞組，亦即形成42相繞組，每個極相組線圈的排列如下YdYcYbYaYbYcYd△e△f△g△g△f△e各槽的匝數(shù)比abcdefg＝10.73070.44500.29810.51631.02111.5030
6、q＝8的電機，形成7.5°相帶繞組，亦即形成48相繞組，每個極相組線圈的排列如下YdYcYbYaYbYcYd△e△f△g△h△g△f△e各槽的匝數(shù)比abcdefgh＝10.76540.51760.26110.45220.89661.32571.73217、q＝9的電機，形成6.67°相帶繞組，亦即形成54相繞組，每個極相組線圈的排列如下YeYdYcYbYaYbYcYdYe△f△g△h△i△h△g△f各槽的匝數(shù)比abcdefghi＝10.79220.57360.34730.11630.40220.79891.18481.55478、q＝10的電機，形成6°相帶繞組，亦即形成60相繞組，每個極相組線圈的排列如下YeYdYcYbYaYbYcYdYe△f△g△h△i△j△i△h△g△f各槽的匝數(shù)比abcdefghij＝10.81350.61800.41580.20910.36210.72021.07051.40901.7321對于q為分數(shù)槽的三相電機繞組，可采用普通單相電機“正弦”繞組那樣的分布形式，所不同在于繞組線圈在三分之一定子槽上分布，且極距為分數(shù)。不同q值的電機，形成不同的360°P／Z1相帶繞組，其線圈分布和各槽的匝數(shù)比也各不相同。
1、q＝11／2的電機，形成40°相帶繞組，亦即形成9相繞組，每個極相組線圈的分布如下abc各槽的匝數(shù)比abc＝0.652710.22672、q＝21／2的電機，形成24°相帶繞組，亦即形成15相繞組。每個極相組線圈的分布如下abcde各槽的匝數(shù)比abcde＝0.38200.827110.61800.12923、q＝31／2的電機，形成17.14°相帶繞組，亦即形成21相繞組，每個極相組線圈的分布如下abcdefg各槽的匝數(shù)比abcdefg＝0.26930.60520.887210.75460.44220.09044、q＝41／2的電機，形成13.33°相帶繞組，亦即形成27相繞組，每個極相組線圈的分布如下abcdefghi各槽的匝數(shù)比abcdefghi＝0.20780.47410.71470.916910.82140.59850.34330.0696
5、q＝51／2的電機，形成10.91°相帶繞組，亦即形成33相繞組，每個極相組線圈的分布如下abcdefghijk各槽的匝數(shù)比abcdefghijk＝0.16920.38880.59440.77840.934410.86030.68950.49380.28020.05666、q＝61／2的電機，形成9.23°相帶繞組，亦即形成39相繞組，每個極相組線圈的分布如下abcdefghijklm各槽的匝數(shù)比abcdefghijklm＝0.14260.32920.50720.67210.81960.945910.88560.74830.59160.41960.23670.04767、q＝71／2的電機，形成8°相帶繞組，亦即形成45相繞組，每個極相組線圈的分布如下abcdefghijklmno各槽的匝數(shù)比abcdefghijklmno＝0.12330.28530.44170.58960.72600.84820.954010.90330.78900.65940.51690.36440.20480.04128、q＝81／2的電機，形成7.06°相帶繞組，亦即形成51相繞組，每個極相組線圈的分布如下
abcdefghijklmnopq各槽的匝數(shù)比abcdefghijklmnopq＝0.10850.25160.39090.52430.64970.76520.86920.960010.91630.81880.70880.58810.45850.32190.18040.03629、q＝91／2的電機，形成6.32°相帶繞組，亦即形成57相繞組，每個極相組線圈的分布如下abcdefghijklmnopqrs各槽的匝數(shù)比abcdefghijklmnopqrs＝0.09690.22500.35040.47150.58960.69520.79500.88520.964610.92630.84140.74620.64200.53000.41160.28820.16120.032310、q＝101／2的電機，形成6.32°相帶繞組，亦即形成57相繞組，每個極相組線圈的分布如下abcdefghijklmnopqrstu各槽的匝數(shù)比abcdefghijklmnopqrstu＝0.08760.20350.31740.42820.53460.63580.73070.81830.89780.968310.93420.85910.77550.68410.58600.48200.37320.26080.14570.0292
以下結(jié)合附圖及實施例進一步描述本發(fā)明。


圖1所示為q＝3的兩極電機的槽磁勢矢量及其氣隙磁勢分布圖。
圖2所示為q＝21／2的兩極電機的槽磁勢矢量及其氣隙磁勢分布圖。
圖1中的槽磁勢矢量的幅值相等且相隔20°在圓周上均勻分布，氣隙磁勢波形是一條沿槽階躍的對稱正弦曲線。圖2中的槽磁勢矢量的幅值相等且相隔24°在圓周上均勻分布，氣隙磁勢波形也是一條沿槽階躍的對稱正弦曲線，這就從物理圖象說明采用本發(fā)明形成的20°和24°相帶繞組，亦即18相和15相繞組，完全消滅了除齒諧波以外的所有相帶諧波。從而完全消除了相帶諧波產(chǎn)生的脈動轉(zhuǎn)矩和雜散損耗，改善了轉(zhuǎn)矩特性，提高了電機效率，能獲得最佳節(jié)能效果，同時減少了電機的振動和噪音。當然，由于線圈的匝數(shù)不可能為小數(shù)，必須圓整，由此產(chǎn)生的誤差會在繞組中引起微小的諧波，但這是最低諧波分量，是有槽電機的極限。
本發(fā)明所涉及的三相交流電機繞組可以由軟線圈構(gòu)成，也可以由硬線圈構(gòu)成。
本發(fā)明的嵌線工藝可采用同心線圈雙層繞組嵌線方法，使之與普通電機繞組相同，適應(yīng)于工業(yè)性生產(chǎn)。
以上通過各種不同q值的電機的實施方案對本發(fā)明進行了詳細描述。但具體的實施方案和實例并不是本發(fā)明的全部范圍的限定，本發(fā)明的構(gòu)思及其技術(shù)方案將由所附的權(quán)利要求加以限定。
權(quán)利要求1.一種三相交流電機繞組，其特征在于采用槽磁勢矢量合成法，使槽磁勢合成矢量的時間電角度等于該槽的空間電角度；同時每槽線圈按一定的匝數(shù)比取值，保證磁勢合成的幅值相等。這樣，每一槽就變成一個相，槽分度(電角度)等于繞組相帶數(shù)，形成360°P/Z1相帶繞組(P為極對數(shù)，Z1為定子槽數(shù))，亦即形成Z1/P相繞組。
2.一種如權(quán)利要求1所述的繞組，其特征在于定子槽數(shù)為3的倍數(shù)，即Z1＝3NN為自然數(shù)。當N等于偶數(shù)時，q等于整數(shù)(q為每極每相槽數(shù))，為整數(shù)槽繞組，采用Y－△接線圈串聯(lián)連接，并按一定的排列有序分布。當N等于奇數(shù)時，q等于分數(shù)，為分數(shù)槽繞組，采用普通單相電機“正弦”繞組那樣分布，其不同在于繞組線圈在三分之一定子槽上分布且極距為分數(shù)。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于q＝3的電機，形成20°相帶繞組，亦即形成18相繞組。每個極相組線圈的排列分布如下Yb Ya Yb△c △c各槽的匝數(shù)比abc＝10.34731.1848
4.一種如權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于q＝4的電機，形成15°相帶繞組，亦即形成24相繞組。每個極相組線圈的排列分布如下Yb Ya Yb△c △d △c各槽的匝數(shù)比abcd＝10.51760.89661.7321
5.一種如權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于q＝5的電機，形成12°相帶繞組，亦即形成30相繞組。每個極相組線圈的排列分布如下Yc Yb Ya Yb Yc△d △e △e △d各槽的匝數(shù)比abcde＝10.61800.20900.72021.4090
6.一種如權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于q＝6的電機，形成10°相帶繞組，亦即形成36相繞組。每個極相組線圈的排列分布如下Yc Yb Ya Yb Yc△d △e △f △e △d各槽的匝數(shù)比abcdef＝10.68400.34730.60151.18481.7321
7.一種如權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于q＝7的電機，形成8.57°相帶繞組，亦即形成42相繞組。每個極相組線圈的排列分布如下Yd Yc Yb Ya Yb Yc Yd△e △f △g △g △f △e各槽的匝數(shù)比abcdefg＝10.73070.44500.29810.51631.02111.5030
8.一種如權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于q＝8的電機，形成7.5°相帶繞組，亦即形成48相繞組。每個極相組線圈的排列分布如下Yd Yc Yb Ya Yb Yc Yd△e △f △g △h △g △f △e各槽的匝數(shù)比abcdefgh＝10.76540.51760.26110.45220.89661.32571.7321
9.一種如權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于q＝9的電機，形成6.67°相帶繞組，亦即形成54相繞組。每個極相組組線圈的排列分布如下Ye Yd Yc Yb Ya Yb Yc Yd Ye△f △g △h △i △h △g △f各槽的匝數(shù)比abcdefghi＝10.79220.57360.34730.11630.40220.79891.18481.5547
10.一種如權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于q＝10的電機，形成6°相帶繞組，亦即形成60相繞組。每個極相組線圈的排列分布如下Ye Yd Yc Yb Ya Yb Yc Yd Ye△f △g △h △i △j △i △h △g △f各槽的匝數(shù)比abcdefghij＝10.81350.61800.41580.20910.36210.72021.07051.40901.7321
11.一種如權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于q＝1 1/2 的電機，形成40°相帶繞組，亦即形成9相繞組。每個極相組線圈的排列分布如下a b c各槽的匝數(shù)比abc＝0.652710.2267
12.一種如權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于q＝2 1/2 的電機，形成24°相帶繞組，亦即形成15相繞組。每個極相組線圈的排列分布如下a b c d e各槽的匝數(shù)比abcde＝0.38200.827110.61800.1292
13.一種如權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于q＝3 1/2 的電機，形成17.14°相帶繞組，亦即形成21相繞組。每個極相組線圈的排列分布如下a b c d e f g各槽的匝數(shù)比abcdefg＝0.26930.60520.887210.75460.44220.0904
14.一種如權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于q＝4 1/2 的電機，形成13.33°相帶繞組，亦即形成27相繞組。每個極相組線圈的排列分布如下a b c d e f g h i各槽的匝數(shù)比abcdefghi＝0.20780.47410.71470.916910.82140.59850.34330.0696
15.一種如權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于q＝5 1/2 的電機，形成10.91°相帶繞組，亦即形成33相繞組。每個極相組線圈的排列如下a b c d e f g h i j k各槽的匝數(shù)比abcdefghijk＝0.16920.38880.59440.77840.934410.86030.68950.49380.28020.0566
16.一種如權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于q＝6 1/2 的電機，形成9.23°相帶繞組，亦即形成39相繞組。每個極相組線圈的排列分布如下a b c d e f g h i j k l m各槽的匝數(shù)比abcdefghijklm＝0.14260.32920.50720.67210.81960.945910.88560.74830.59160.41960.23670.0476
17.一種如權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于q＝7 1/2 的電機，形成8°相帶繞組，亦即形成45相繞組。每個極相組線圈的排列分布如下a b c d e f g h i j k l m n o各槽的匝數(shù)比abcdefghijklmno＝0.12330.28530.44170.58960.72600.84820.954010.90330.78900.65940.51690.36440.20480.0412
18.一種如權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于q＝8 1/2 的電機，形成7.06°相帶繞組，亦即形成51相繞組。每個極相組線圈的排列分布如下a b c d e f g h i j k l m n o p q各槽的匝數(shù)比abcdefghijklmnopq＝0.10850.25160.39090.52430.64970.76520.86920.960010.91630.81880.70880.58810.45850.32190.18040.0362
19.一種如權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于q＝9 1/2 的電機，形成6.32°相帶繞組，亦即形成57相繞組。每個極相組線圈的排列分布如下a b c d e f g h i j k l m n o p q r s各槽的匝數(shù)比abcdefghijklmnopqrs＝0.09690.22500.35040.47150.58960.69520.79500.88520.964610.92630.84140.74620.64200.53000.41160.28820.16120.0323
20.一種如權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于q＝10 1/2 的電機，形成6.32°相帶繞組，亦即形成57相繞組。每個極相組線圈的排列分布如下a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u各槽的匝數(shù)比abcdefghijklmnopqrstu＝0.08760.20350.31740.42820.53460.63580.73070.81830.89780.968310.93420.85910.77550.68410.58600.48200.37320.26080.14570.0292
21.一種如權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于線圈可以是軟線圈，也可以是硬線圈。
專利摘要本實用新型涉及到三相電機繞組，特別是采用槽磁勢矢量合成法，使槽磁勢合成矢量的時間電角度等于該槽的空間電角度；同時每槽線圈按一定的匝數(shù)比取值，保證每槽合成槽磁勢矢量的幅值相等。這樣，每一槽就是一個相，形成360°P/Z
文檔編號H02K3/28GK2212852SQ9520000
公開日1995年11月15日 申請日期1995年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月20日
發(fā)明者楊任力 申請人:杜立忠