CN101944812A - 伺服永磁同步电动机分数槽双绕组结构 - Google Patents

伺服永磁同步电动机分数槽双绕组结构 Download PDF

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Abstract

一种伺服永磁同步电动机分数槽双绕组结构，其特征是定子槽为24槽，极数10极，相数3相，每极每相槽数是分数4/5，其定子绕组设计成二套三相对称的绕组，二套绕组中同相的绕组相串联，星形接法引出。第一套绕组是不等匝的双迭绕组，每相有8圈，匝比为1:2,3相共24圈，节矩都为2。第二套绕组节矩也都为2，匝比都为1的单层绕组，每相2圈，3相共6圈，定子中各槽满率相等，这种双绕组结构，使定子磁势谐波比传统绕组定子磁势谐波减少49.5%，电机的纹波转矩小、效率高、振动小，输出的额定转矩提高5%，温升降低10℃，调速的输出特性比传统绕组有较大改善。

Description

伺服永磁同步电动机分数槽双绕组结构
技术领域
本发明涉及一种电机结构，具体地说是一种伺服永磁同步电动机分数槽双绕组结构。
背景技术
伺服永磁同步电动机发展很快，但永磁电动机有齿槽效应，纹波转矩大，同时受控制变频器的谐波影响等，在低速区额定扭矩小，为了改善这种状况，主要从二个磁场着手改进，一个是使转子永磁的谐波磁场幅值减小，一个是使定子绕组形成的磁势谐波幅值尽量减小，这样可以明显的提高低速区的扭矩，效率提高，调速和输出特性改善。本发明从定子绕组特殊结构方面进行优化设计的。
发明内容
本发明的目的就是提供一种伺服永磁同步电动机分数槽双绕组结构。
其形成的磁势谐波含量较少，以提高伺服永磁同步电动机在低速区的额定扭矩，提高效率，改善这种电机的调速和输出的特性。
本发明是这样来实现的，电机的定子绕组设计成双绕组结构，即有二套都对称的三相绕组，二套绕组的同相绕组相串联，然后星形接法引出。第一套绕组是不等匝的双迭绕组，匝比为1∶2，每相有8圈，每相匝比为1的有2圈，匝比为2的有6圈，3相24圈。第二套绕组是等匝的单层绕组，匝比为1，每相2圈，3相共6圈，二套绕组之间有严格的位置关系，所有线圈的跨矩都为2。
本发明的绕组结构，第一套绕组先下入定子槽中后，再下第二套绕组，工艺传统容易实现，按照其匝比关系，电机定子槽中的匝数相等，槽满率相等，二套绕组形成的磁势中，5，7，11，13，17，19次谐波含量都极小，明显提高了效率，改善了电机的调速和输出的特性，特别是低速区时，由于纹波扭矩的减少明显，低速输出额定扭矩提高，平稳性改善，达到实用新型的目的。
附图说明
图1为本发明的第一套绕组布置接线图。
图2为本发明的第二套绕组布置接线图。
图3为本发明的双绕组星形接法图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明
伺服11kW永磁同步电动机，定子槽数为24槽，极数为10极，相数为3相，星形接法。
如图1所示，是本发明的第一套绕组布置接线图，定子槽数为24槽，极数为10极，相数为3相，每极每相槽数为分数4/5。图1仅画出A相的第1套绕组A1X1布置接线图，共有8圈绕组，节矩均为2，从左到右8圈的匝数分配按匝比1∶2∶2∶2∶1∶2∶2∶2，其中
Figure B201010298395XD00021
圈匝比为1，其余6圈即
Figure B201010298395XD00022
其匝比为2，引出线标记为A1X1，其中1-3表示为线圈正接，表示线圈为反接，余类推，图中仅具体画出A1X1的实际布置接线图，同理B相的第一套绕组B1Y1和C相的第1套绕组C1Z1类似A1X1的方法布置，使A1X1，B1Y1，C1Z1绕组互差120°，形成对称三相绕组，为明确和清晰起见，图1中标出了B1、Y1、C1、Z1、引出线位置，即分别为17、15；9、7槽为引出线位置，而其余线圈省略未画，这一点对于本领域技术人员为公知，不会引起其他误解，
如图2所示，是本发明的第2套绕组布置接线图，定子槽数，极数，相数与第一套绕组一致。
A相的第二套绕组A2X2共有2圈绕组，即
Figure B201010298395XD00024
和21-23 2个线圈，B相的第二套绕组B2Y2也共有2圈绕组，即
Figure B201010298395XD00025
和13-15 2个线圈，C相的第二套绕组C2Z2也共有2圈绕组，即
Figure B201010298395XD00026
和5-7 2个线圈
这6圈节矩也都为2，每圈匝数的匝比都为1(与第1套绕组对应而言)，A2X2，B2Y2，C2Z2引出线槽号分别是21，9；13，1；5，17槽，A2X2，B2Y2，C2Z2也是互差120°的三相对称绕组；下线时，先下第一套三相绕组，再下第二套三相绕组，按此规定，第一套绕组是一种不等匝(匝比为1∶2)，而等矩(节矩为2)为双层迭绕组，第二套绕组是一种等匝(匝比为1)等矩(节矩也为2)的单层绕组，电机定子每个槽中线圈匝数相等(导体数相等)，槽满率相同。
图3是本发明的双绕组星型接法图，其中1为定子出线盒，2为定子铁芯中二套三相绕组的接法，即A1X1与A2X2串联相接，B1Y1与B2Y2串联相接，C1Z1与C2Z2串联相接，最后接入出线盒中的接线板，标记为U、V、W。
上述二套绕组工艺传统实施容易，这样形成的伺服永磁同步电动机分数槽双绕组结构，对其定子磁势分析，得出：
磁势谐波计算结果对比表
谐波次数 1 5 7 11 13 17 19
  本设计     1  0.0092 0.0039 0.0016 0.0013 0.0016   0.0024
  传统设计     1  0.0116 0.0064 0.0123 0.0100 0.0026   0.0030
可见本实用新型磁势谐波都已极小，谐波含量比传统设计磁势谐波含量减少49.5％，这样提高了效率，改善了电机的调速和输出特性，纹波扭矩减少明显，平稳性改善，振动小，温升降低10℃，低速输出额定扭矩提高5％，达到实用新型的目的。

Claims (1)

1.一种伺服永磁同步电动机分数槽双绕组结构，其特征是定子槽数24槽，极数10极，相数3相，每极每相槽数为分数4/5，分数槽绕组由二套三相对称绕组构成，它们同相绕组相串联后，星形接法引出，A相的第一套绕组A1X1，有8圈线圈，即线圈
Figure F201010298395XC00011
线圈节矩均为2，其中1-3表示为线圈正接，表示线圈反接，余类推，这8圈的匝数分配接匝比1∶2∶2∶2∶1∶2∶2∶2；B相的第一套绕组B1Y1和C相的第一套绕组C1Z1的线圈数、节矩和匝比关系与A1X1完全一样，A1X1，B1Y1，C1Z1形成互差120°的三相对称绕组A1X1，B1Y1，C1Z1引出线槽号分别是1，23；17，15；9，7槽；A相的第二套绕组A2X2，有2圈线圈，即线圈
Figure F201010298395XC00013
21-23；B2Y2也有2圈线圈，即线圈T-3，13-15；C2Z2也有2圈线圈，即线圈
Figure F201010298395XC00014
第二套三相绕组6圈节矩也都是2，每圈匝数的匝比都为1，A2X2，B2Y2，C2Z2引出线槽号分别是21，9；13，1；5，17槽，A2X2，B2Y2，C2Z2也是互差120°的三相对称绕组：电机定子每个槽中线圈匝数相等(导体数相等)，槽满率相同，第一套绕组中A1X1与第二套绕组中A2X2相串联，B1Y1与B2Y2相串联，C1Z1与C2Z2相串联，而后三相星形接法成U、V、W标记引出。
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