CN102364824B - 一种三相不等匝分数槽集中绕组 - Google Patents

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Abstract

一种三相不等匝分数槽集中绕组，每相绕组由12个节距为1的线圈串联组成，12个线圈中有4个线圈每个线圈匝数为n匝，n为自然数，其余8个线圈每个线圈匝数为2n匝，二种不等匝的线圈匝数比为2:1，三相绕组互差1200电角度，是三相对称绕组，每槽的槽满率均衡，定子铁心斜1/7个槽距，三相绕组可以r接，也可以Y接，这种不等匝分数槽集中绕组既保留了每极每相槽数q=1/2集中绕组线圈节距为1，直接绕在一个齿上，绕组端部短的优点，又克服了q=1/2等匝式集中绕组感应相电势谐波含量高达27.3%，性能差，使这种多极永磁伺服电动机不能用于位置精度要求严格的伺服系统中的重大缺点，本发明其感应相电势谐波含量小于2%，达到理想正弦波状态，使该永磁同步伺服电动机达到高性能，可用于位置精度要求严格的数控机床等领域，由于其工艺传统，实施容易，性能优良，具有实际推广意义。

Description

一种三相不等匝分数槽集中绕组
技术领域
本发明涉及一种交流电机绕组，尤其是一种三相不等匝分数槽集中绕组。
背景技术
众所周知，多极永磁同步伺服电动机在数控机床领域中得到广泛应用，并开始逐步取代直流伺服电动机。但现在位置精度要求严格的伺服系统中多极永磁同步伺服电动机的控制性能却并不具备明显优势。这主要是因为多极永磁同步电动机的感应电势并非理想的正弦波，含有较大的谐波，多极永磁同步伺服电动机往往采用每极每相槽数q=1/2，其线圈节距为1，且每个线圈等匝的集中绕组，这种绕组主要优点是线圈绕在1个齿上，绕组端部短，这是其突出优点，但这种绕组相电势谐波含量高达27.3%，电机性能低下，不能用于位置控制精度要求严格的场合。为了减少感应相电势谐波，必须避免采用每极每相槽数为q=1/2这种节距为1的等匝式的集中绕组，另外寻找优良的新的相电势谐波小的集中绕组结构是一个很重要方面。
发明内容
本发明的目的就是提供一种三相不等匝分数槽集中绕组，在保持集中绕组节距为1，线圈绕在1个齿上，绕组端部短的优点下，使绕组感应相电势谐波含量大大减少，得到理想的正弦波，即谐波含量小于2%，使这类多极永磁同步伺服电动机达到高性能，可用于精密数控机床等领域。
本发明是这样来实现的，将一种原42槽28极3相的线圈节距为1的永磁电机的定子槽数由42槽改选为30槽，每极每相槽数为
q=5/14<1/2，在保持线圈节距为1，线圈绕在1个齿上，导线不交叉，绕组端部短的优点外，还使每相绕组设置成二种不等匝的线圈，二种不等匝的线圈的匝数比为2:1，并使定子铁心斜1/7个槽距，这样就使得绕组的感应相电势中谐波含量比原每极每相槽数q=1/2，节距为1的等匝集中绕组感应相电势的谐波含量减少了93%，即谐波含量由27.3%减少至1.8%，得到理想的正弦波，使该多极永磁同步伺服电动机达到高性能，发挥了绕组布置和适当斜槽的综合优势，可用于位置精度控制要求严格的伺服系统中，达到发明目的。
一种三相不等匝分数槽集中绕组，电机定子槽数30槽，极数20极，3相，定子铁心斜1/7个槽距，每个线圈的节距都为1:
A相绕组由ax中的12个线圈，即6-7,8-9,10-11,12-13,14-15,16-17；21-22,23-24,25-26,27-28,29-30,1-2；全开口线圈串联组成，其中有4个线圈，即6-7；16-17；21-22；1-2；这4个线圈匝数为n匝，n为自然数；其余8个线圈每个线圈的匝数为2n匝，二种不等匝的线圈匝数比为2:1；a端由第6个槽引出，x端由第2槽引出；
B相绕组由by中的12个线圈，即11-12,13-14,15-16,17-18,19-20,21-22；26-27,28-29,30-1,2-3,4-5,6-7；全开口线圈串联组成，其中有4个线圈，即11-12；21-22；26-27；6-7；这4个线圈匝数为n匝，其余8个线圈每个线圈的匝数为2n匝，b端由第11槽引出，y端由第7槽引出；
C相绕组由cz的12个线圈1-2,3-4,5-6,7-8,9-10,11-12；16-17,18-19,20-21,22-23,24-25,26-27；全开口线圈串联组成，其中有4个线圈，即1-2；11-12；16-17；26-27；这4个线圈匝数为n匝，其余8个线圈的匝数为2n匝，c端由第1槽引出，z端由第27槽引出；
A.B.C三相互差1200电角度，是三相对称绕组，这种绕组槽满率均衡，可以r接，也可以Y接，其综合相电势绕组系数通用计算公式为                                                
Figure 201110308218X100002DEST_PATH_IMAGE001
这种集中绕组感应相电势谐波含量小于2%，达到理想正弦波状态；可用于位置精度控制要求严格的永磁伺服同步电动机系统中。
 本发明的技术效果是:不等匝分数槽集中绕组既保留了每极每相槽数q=1/2集中绕组线圈节距为1，直接绕在一个齿上，绕组端部短的优点，又克服了q=1/2等匝式集中绕组感应相电势谐波含量高达27.3%，性能差，使这种多极永磁伺服电动机不能用于位置精度要求严格的伺服系统中的重大缺点，本发明其感应相电势谐波含量小于2%，达到理想正弦波状态，使该永磁同步伺服电动机达到高性能，可用于位置精度要求严格的数控机床等领域，由于其工艺传统，实施容易，性能优良，具有实际推广意义。
附图说明
图1为本发明的三相不等匝分数槽集中绕组布置图.。
具体实施方式
如图1所示，是电机定子槽数为30槽，极数为28极永磁同步伺服电动机的三相不等匝分数槽集中绕组布置图，每个线圈的节距均为1。
图1（1）为A相绕组，由ax的12个线圈即6-7,8-9,10-11,12-13,14-15,16-17；21-22,23-24,25-26,27-28,29-30,1-2；全开口的线圈串联组成，其中有4个线圈即6-7；16-17；21-22；1-2；每个线圈的匝数为n匝，n为自然数，其余8个线圈每个线圈匝数为2n匝，这二种不等匝数的线圈匝数比为2:1，a端由第6槽引出，x端由第2个槽引出；
图1（2）为B相绕组，由by的12个线圈即11-12,13-14,15-16,17-18,19-20,21-22；26-27,28-29,30-1,2-3,4-5,6-7；全开口线圈串联组成，其中有4个线圈即11-12；21-22；26-27；6-7；每个线圈匝数为n匝，其余8个线圈每个线圈匝数为2n匝，这二种不等匝的线圈匝数比为2:1，b端由第11槽引出，y端由第7槽引出；
图1（3）为C相绕组，由cz的12个线圈即1-2,3-4,5-6,7-8,9-10,11-12；16-17,18-19,20-21,22-23,24-25,26-27；全开口线圈串联组成，其中有4个线圈即1-2；11-12；16-17；26-27；每个线圈匝数为n匝，其余8个线圈每个线圈匝数为2n匝，这二种不等匝的线圈匝数比为2:1，c端由第1槽引出，z端由第27槽引出；
   这种三相对称绕组槽满率均衡，这种互差1200角度的三相对称绕组可以r接，也可以Y接。为了消弱齿槽转矩，该永磁电机定子斜1/7个槽距，可以得出其综合电势绕组系统通用公式为：
Figure 201110308218X100002DEST_PATH_IMAGE002
该三相不等匝分数槽集中绕组相电势谐波含量为1.8%，小于2%，比一般每极每相槽数q=1/2的等匝集中绕组所含谐波含量，大大减少谐波减少达93%，感应相电势达到了理想的正弦波状态，使该永磁同步伺服电动机达到高性能，可用于位置精度控制要求严格的伺服系统中，达到发明目的，本发明既保留了每极每相槽数q=1/2集中绕组线圈节距为1，直接绕在一个齿上，绕组端部短的突出优点，又克服了q=1/2等匝式集中绕组感应相电势谐波含量高达27.3%，性能差，使这种永磁同步伺服电动机不能在位置精度控制要求严格的场合下使用的重大缺点，同时该发明工艺传统、实施容易，具有实际推广意义。

Claims (1)

1.一种三相不等匝分数槽集中绕组，其特征是电机定子槽数30槽，极数20极，3相，定子铁心斜1/7个槽距，每个线圈的节距都为1:
A相绕组由ax中的12个线圈，即6-7,8-9,10-11,12-13,14-15,16-17；21-22,23-24,25-26,27-28,29-30,1-2；全开口线圈串联组成，其中有4个线圈，即6-7；16-17；21-22；1-2；这4个线圈匝数为n匝，n为自然数；其余8个线圈每个线圈的匝数为2n匝，二种不等匝的线圈匝数比为2:1；a端由第6个槽引出，x端由第2槽引出；
B相绕组由by中的12个线圈，即11-12,13-14,15-16,17-18,19-20,21-22；26-27,28-29,30-1,2-3,4-5,6-7；全开口线圈串联组成，其中有4个线圈，即11-12；21-22；26-27；6-7；这4个线圈匝数为n匝，其余8个线圈每个线圈的匝数为2n匝，b端由第11槽引出，y端由第7槽引出；
C相绕组由cz的12个线圈1-2,3-4,5-6,7-8,9-10,11-12；16-17,18-19,20-21,22-23,24-25,26-27；全开口线圈串联组成，其中有4个线圈，即1-2；11-12；16-17；26-27；这4个线圈匝数为n匝，其余8个线圈的匝数为2n匝，c端由第1槽引出，z端由第27槽引出；
ABC三相互差1200电角度，是三相对称绕组，这种绕组槽满率均衡，可以△接，也可以Y接，其综合相电势绕组系数通用计算公式为
Kapk 
Figure 201110308218X100001DEST_PATH_IMAGE002
=
Figure 201110308218X100001DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 606121DEST_PATH_IMAGE002
=2n+1，n=0,1，2，3…
这种集中绕组感应相电势谐波含量小于2%，达到理想正弦波状态；可用于位置精度控制要求严格的永磁伺服同步电动机系统中。
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