CN101944812A - 伺服永磁同步电动机分数槽双绕组结构 - Google Patents
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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
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,其中圈匝比为1,其余6圈即其匝比为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。
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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