專(zhuān)利名稱(chēng):倍極比雙速電機(jī)繞組的制作方法
本發(fā)明涉及變極調(diào)速交流電機(jī)的繞組。
傳統(tǒng)的△/YY或Y/YY單繞組雙速電機(jī)，雖然繞組形式簡(jiǎn)單，但在使用中除需要2只電源開(kāi)關(guān)外，還需要一只短路開(kāi)關(guān)。在低速運(yùn)行時(shí)，其磁勢(shì)諧波分量較大，出力，功率因數(shù)都較低?！吨行⌒碗姍C(jī)技術(shù)情報(bào)》1976，NO.6，公開(kāi)了一種倍極比單繞組電機(jī)。其繞組是采用星三角并聯(lián)接法的。這種繞組是把一單元電機(jī)線圈均分成九個(gè)線圈組，各線圈組按不同極數(shù)的要求分屬于a△、b△、C△、
a△、
b△、
C△及aY、bY、CY九個(gè)相帶，其中將a△b△、c△、
a△、
b△，
C△六個(gè)相帶的線圈組接成三角形繞組，aY、bY、cY三個(gè)相帶的線圈組接成星形繞組，然后將三角形繞組與星形繞組并聯(lián)連接，利用開(kāi)關(guān)將三角形繞組和星形繞組構(gòu)成2p1(多極)/2p2(少極)極下的三相
接法。由于采用這種繞組，電機(jī)的槽數(shù)必須為9的倍數(shù)，為了消除兩并聯(lián)部分之間的基波環(huán)流，必須使兩并聯(lián)部分的電勢(shì)平衡，則三角形部分的線圈基波有效匝數(shù)必須是星形部分的3]]>倍，致使兩種極數(shù)下選取最合理的磁密比受到了限制，造成設(shè)計(jì)不靈活，且這種繞組在兩并聯(lián)部分的線圈間仍常有諧波環(huán)流存在，從而使繞組的損耗和溫升增加。由于這種繞組的星形部分和三角形部分中的電流分配并不確定，所以給磁勢(shì)諧波分析帶來(lái)困難，特別是在低速運(yùn)行時(shí)，有較強(qiáng)的磁勢(shì)諧波分量。因該繞組在兩種極下共用一套星形繞組，使用時(shí)除需電源開(kāi)關(guān)外，還需兩只切換開(kāi)關(guān)把星形繞組按不同轉(zhuǎn)速要求分別改接到三角形繞組對(duì)應(yīng)的三個(gè)頂點(diǎn)上，這對(duì)于諸如礦用，需要防爆設(shè)備的場(chǎng)合，則防爆開(kāi)關(guān)的增加，必然使成本上升。
鑒于上述已有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的任務(wù)是提出一種只需要二只電源開(kāi)關(guān)，且對(duì)電機(jī)槽數(shù)選擇限制少，對(duì)星、三角兩部分線圈的基波有效匝數(shù)比沒(méi)有嚴(yán)格要求，在星、三角兩部分間不存在諧波環(huán)流的單繞組倍極比變極繞組，以達(dá)到設(shè)計(jì)靈活，有利于消弱兩種轉(zhuǎn)速下的有害諧波磁勢(shì)分量，提高電機(jī)運(yùn)行性能，降低成本之目的。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是把一單元電機(jī)槽數(shù)Ze分成星形和三角形兩部分，其星形部分的三相一般為三個(gè)相帶aY、bY、cY、三角形部分的三相有正、負(fù)六個(gè)相帶a△、b△、c△、
a△、
b△，
C△，三角形部分的每相帶槽數(shù)與星形部分的每相帶槽數(shù)可不相等，若令三角形部分每相帶槽數(shù)為k1，星形部分每相帶槽數(shù)為k1+k2則一單元電機(jī)槽數(shù)只要滿(mǎn)足Ze＝3(3k1+k2)式均可作為選擇的槽數(shù)，其中k1＝1，2，3……(正整數(shù))，k2＝0，±1，±2，k1+k2＞1。星形部分每一相帶內(nèi)均含有多極和少極二套線圈組，分別為aY1，bY1，cY1和aY2、bY2、cY2。把各相帶線圈組，按不同的極數(shù)要求依次排列，多極數(shù)時(shí)排列次序?yàn)?br>a△，cY，a△，
C△，bY，c△，
b△，aY1，b△，少極數(shù)時(shí)排列次序?yàn)閍△，aY2，
c△，b△，bY2，
a△，c△，cY2，
b△。把三角形相帶的所有線圈組接成一個(gè)三相對(duì)稱(chēng)的三角形繞組，而星形相帶內(nèi)所含的多極線圈組和少極線圈組分別組成二套星形繞組，一套為多極星形繞組Y1，一套為少極星形繞組Y2，該二套星形繞組分別和三角形繞組串聯(lián)連接，當(dāng)在三角形繞組的三頂點(diǎn)與三相電源間串入多極星形繞組Y1時(shí)，就構(gòu)成了三相
接法的2p1多極電機(jī)，而當(dāng)三角形繞組的三中點(diǎn)與三相電源間串入少極星形繞組Y2時(shí)，就構(gòu)成了三相
接法的2p2少極電機(jī)，且2p1＝2(2p2)。雙速下分別接成
接法的三相繞組，共有六根引出線，利用二只三相電源開(kāi)關(guān)就可實(shí)現(xiàn)雙速電機(jī)的變速切換，當(dāng)電機(jī)在2p1極數(shù)的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，僅需將所對(duì)應(yīng)的三根引出線接電源而把另外三根引出線開(kāi)路;當(dāng)電機(jī)在2p2極數(shù)的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，則將2p1極數(shù)下運(yùn)行的三根引出線開(kāi)路而把另三根引出線接通電源。
設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者根據(jù)兩種轉(zhuǎn)速下對(duì)電機(jī)運(yùn)行性能的要求，可利用磁勢(shì)諧波分析的計(jì)算機(jī)程序，從削弱有害的磁勢(shì)諧波及提高基波繞組系數(shù)出發(fā)，來(lái)確定多極星形繞組與三角形繞組的匝數(shù)比以及少極星形繞組與三角形繞組的匝數(shù)比，并使兩種轉(zhuǎn)速下有合理的氣隙磁密比2〔2 c△k1+3cY 2( k1+ k2) 〕kd p 2· a1〔2 c△k1+3cy 1( k1+ k2) 〕kd p 1· a2]]>式中c△-三角形繞組每線圈匝數(shù);
cY1-多極星形繞組每線圈匝數(shù);
cY2-少極星繞組每線圈匝數(shù);
kdp1，kdp2-分別為多極數(shù)和少極數(shù)的基波繞組系數(shù)。
a1-多極電機(jī)繞組支路數(shù);
a2-少極電機(jī)繞組支路數(shù);
本發(fā)明所述的電機(jī)繞組，在兩種轉(zhuǎn)速下均采用將三角形與星形繞組相串聯(lián)的接法，因而在星、三角兩部分間不會(huì)有任何環(huán)流存在;由于這種接法的繞組，在三相對(duì)稱(chēng)情況下，其星形部分的電流必為三角形部分電流的3]]>倍，這就給諧波分析提供了可靠的依據(jù)。諧波分析表明，兩種轉(zhuǎn)速下，對(duì)星形繞組匝數(shù)的要求是不同的，而這種繞組有多極和少極二套星形繞組，這樣在兩種轉(zhuǎn)速下均有自己專(zhuān)用的星形繞組，易滿(mǎn)足電機(jī)性能要求，并使兩種極下的氣隙磁密比值合理。且單元電機(jī)槽數(shù)Ze＝3(3k1+k2)，因?yàn)閗1，k2的取值范圍較寬，則對(duì)電機(jī)槽數(shù)的選擇限制少，給設(shè)計(jì)帶來(lái)很大方便。此外，這種繞組在使用時(shí)，只需要二只電源開(kāi)關(guān)就能實(shí)現(xiàn)兩種極數(shù)下不同轉(zhuǎn)速的切換，相應(yīng)地可降低成本。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的繞組作進(jìn)一步描述。
圖1是60槽，4極/8極雙速電機(jī)的相帶劃分情況。
圖2是圖1電機(jī)8極時(shí)的繞組接法。
圖3是圖1電機(jī)4極時(shí)的繞組接法。
參照?qǐng)D1，60槽，4極/8極雙速電機(jī)，其一單元電機(jī)槽數(shù)是30，前30個(gè)槽相屬和后30個(gè)槽相屬重復(fù)。把每單元電機(jī)槽數(shù)劃分成星形和三角形兩部分，現(xiàn)取k1＝3，k2＝1，則單元電機(jī)槽數(shù)按三角形部分每相帶槽數(shù)為3，星形部分每相帶槽數(shù)為4進(jìn)行分配，其中星形部分的每相帶內(nèi)均含有8極和4極二套線圈組，分別用aY1，bY1，cY1和aY2，bY2，cY2表示，各相帶線圈組，在兩種極數(shù)下的排列次序如圖1所示，8極時(shí)按
a△，cY，a△，
c△，bY1，c△，
b△，aY1，b△次序排列，4極時(shí)按a△，aY，
c△，b△，bY2，
a△，c△，cY2，
b△次序排列。從圖可見(jiàn)，隨著電機(jī)極數(shù)變換，槽相屬也跟隨發(fā)生變化的，例如，分屬三角形相帶的第1，2，3和31，32，33槽，在8極運(yùn)行時(shí)屬
a△相帶，而在4極運(yùn)行時(shí)屬a△相帶。分屬星形相帶的第24，25，26，27和54，55，56，57槽，在8極運(yùn)行時(shí)，僅有其中的多極線圈組在工作，屬aY1相帶，當(dāng)4極運(yùn)行時(shí)，則多極線圈組不工作而只有少極線圈組工作，屬CY2相帶，其他槽的相屬變化情況，由圖1可見(jiàn)。接線時(shí)，先把分屬三角形相帶的所有線圈組接成一個(gè)三相對(duì)稱(chēng)的三角形繞組，再在三角形繞組的三個(gè)頂點(diǎn)p1，p2，p3上接入多極星形繞組aY1，bY1，cY1時(shí)就構(gòu)成了8極時(shí)的
接法的電機(jī)繞組，(如圖2所示)，D1，D2，D3為接電源的出線端。當(dāng)在三角形繞組的三個(gè)中點(diǎn)p4，p5，p6接入少極星形繞組aY2，bY2，cY2時(shí)，就構(gòu)成了4極時(shí)的
接法的電機(jī)繞組，(如圖3所示)，D4，D5，D6為接電源的出線端。在圖2，圖3中只標(biāo)出了一單元電機(jī)的槽號(hào)。
設(shè)計(jì)時(shí)，利用磁勢(shì)諧波分析的計(jì)算機(jī)程序，很易確定三角形繞組與多極星形繞組、少極星形繞組間的匝數(shù)比以及多極和少極線圈在星形相帶槽內(nèi)的合理分布方案。構(gòu)成多極和少極二套星形繞組的線圈可均布于星形每相帶槽內(nèi)，也就是在每一相帶所屬的各槽內(nèi)同時(shí)放置了多極和少極二套線圈，或者也可以不均布在星形每一相帶槽內(nèi)，例如在一相帶所屬的一部分槽中專(zhuān)放多極線圈，而在另一部分槽中專(zhuān)放少極線圈;又例如在一部分槽中同時(shí)放置了多極和少極二套線圈，而在另一部分槽中專(zhuān)放多極或少極的一套線圈。設(shè)計(jì)結(jié)果也可能出現(xiàn)在某些槽中需放入較多的線圈匝數(shù)，這時(shí)，可根據(jù)需要，如果要使電機(jī)繞組具有相同的電流密度和槽滿(mǎn)率，也可以將定子鐵心制成大小槽。
權(quán)利要求
1.倍極比雙速電機(jī)繞組，包含三角形繞組和星形繞組，其特征在于星形繞組有兩套，一套為多極星形繞組Y1，另一套為少極星形繞組Y2，當(dāng)在三角形繞組的三頂點(diǎn)與三相電源間串入多極星形繞組Y1時(shí)，構(gòu)成三相
接法的2P1；多極電機(jī)，當(dāng)在三角形繞組的三中點(diǎn)與三相電源間串入少極星形繞組Y2時(shí)，構(gòu)成了三相
接法的2P2少極電機(jī)。
2.按權(quán)利要求
1所述的電機(jī)繞組，其特征在于令三角形每相帶槽數(shù)為k1，星形每相帶槽數(shù)為k1+k2時(shí)，則單元電機(jī)槽數(shù)Ze＝3(3k1+k2)，其中k1＝1，2，3……(正整數(shù))，k2＝0，±1，±2，k1+k2＞1。
3.按權(quán)利要求
1所述的電機(jī)繞組，其特征在于構(gòu)成多極和少極星形繞組的線圈均布于星形每相帶槽內(nèi)或不均布在星形每相帶槽內(nèi)。
4.按權(quán)利要求
1所述的電機(jī)繞組，其特征在于電機(jī)繞組有六根引出線，當(dāng)2p1極運(yùn)行時(shí)，將其中三根引出線接電源，當(dāng)2p2極運(yùn)行時(shí)，則將另外三根引出線接電源。
專(zhuān)利摘要
“倍極比雙速電機(jī)繞組”是一種用于變極調(diào)速電機(jī)的繞組。該繞組內(nèi)含有一套三角形繞組和二套星形繞組(多極星形繞組和少極星形繞組)，在兩種轉(zhuǎn)速下均由星、三角繞組串聯(lián)而成。當(dāng)三角形繞組與多極星形繞組串聯(lián)時(shí)構(gòu)成多極電機(jī)。當(dāng)三角形繞組與少極星形繞組串聯(lián)時(shí)構(gòu)成少極電機(jī)。使用時(shí)，僅需兩只電源開(kāi)關(guān)就能實(shí)現(xiàn)兩種極數(shù)下的轉(zhuǎn)速切換。采用這種繞組，能有效地削弱諧波磁勢(shì)分量，易使電機(jī)在兩種極下均滿(mǎn)足性能要求。
文檔編號(hào)H02K17/14GK87101670SQ87101670
公開(kāi)日1987年11月4日 申請(qǐng)日期1987年2月28日
發(fā)明者林友仰 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan