CN102957247B - 一种极槽数比为5:6的逆变中频永磁发电机 - Google Patents
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Abstract
一种极槽数比为5：6的逆变中频永磁发电机，是在一种进口3KW逆变永磁中频发电机本机基础上的改进并增容到3.5KW。原进口电机定子槽24槽，极数为16极，极槽数比为2：3，3相对称绕组是节距Y=1的常规绕组，定子不斜槽，谐波含量高达27.32%，工作时电磁噪声大，人耳非常敏感难受，转速只能限制在3400rpm以下，本发明改进为定子槽数为24槽，极数为20极，极槽数比为5：6，定子斜槽为0.48个定子齿距，3相对称绕组是节距为Y=1的特殊绕组，谐波含量仅为0.324%，电磁噪声大大削弱，人耳无敏感反应，电机转速可达4000rpm，达到3.5KW，扩容17%，具有实际推广意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种永磁发电机，特别是一种采用特殊极槽配合的逆变中频永磁发电机。
背景技术
随着电力电子技术的发展，在小型移动电源中已推广一种变速驱动的中频永磁发电机，经过逆变而能输出恒压恒频电源的新技术。
为了发挥永磁电机的优势，多为采用体积小，重量轻的极槽数比接近于1的分数槽集中绕组，定子绕组节距Y=1。有一种从国外引进的逆变永磁中频发电机就是定子槽数Z=24，极数2P=16，极槽数比为2：3，每极每相槽数q=1/2，线圈节距为一个齿距Y=1，是一种分数槽双层集中绕组，当转速3000rpm时，发出中频400Hz的三相交流电压，电压在380～420V之间，经逆变器能输出频率为50Hz,电压为230V的单相工频交流电。这种永磁发电机电势谐波中含量有丰富的5，7，11，13次谐波，电磁噪声大，振动大，谐波损耗大，同时其电机磁势谐波5，7次等也大，对永磁体去磁影响较大，当转速增加时，电磁噪声更大，人耳噪声频率敏感难受。电机转速不超过3400rpm，原动机功率运行也不是最经济。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述存在的问题，减少谐波含量，减少电磁噪声和振动，并适当提高转速到4000rpm附近使其更经济运行，以发挥扩容的潜力。
本发明在原有进口3KW三相中频永磁发电机的尺寸范围内，仅通过改变电机极槽配合方式以及定子绕组的结构型式，优化斜槽率三个技术措施来有效的削弱谐波，减少电磁噪声和振动，降低损耗提高效率，同时这种改进得以提高转速到4000rpm附近，而噪声和振动等各能指标仍优于进口样机，达到扩容到3.5KW，实现发明的目的。
本发明保留原定子槽数Z=24，而增加极数，将极数从16极增加到20极，极槽数比特殊地取为5：6，此时每极每相槽数由原q=1/2改为q=2/5，且通过定子斜槽0.48个定子齿距，在斜槽定子中布置特殊结构的绕组，这种三相绕组各线圈均等匝，节距均为Y=1，绕组型式也是分数槽双层集中绕组，但与原布置的分数槽双层集中绕组的要求不同，各相绕组线圈所处位置是进行优化得到的。
本发明的技术优点是：1. 极槽数比为5：6，比原极槽数比为2：3谐波小；同时其绕组结构比原布置的绕组更为简单，同时节距又保留了一样都是Y=1，定子绕组端部短，温升更低，转速可以更高，效率更高，使原进口样机容量扩大到3.5KW，增加17%。
2. 本发明通过极槽数比为5：6，斜槽0.48个定子齿距，特殊的绕组结构这三个技术措施，性能明显优于原极槽数比为2：3的进口发电机，大大地减少了人耳敏感频率的电磁谐波。
附图说明
图1是本发明的定子绕组展开图。
图2是原极槽数比为2：3的定子绕组展开图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步叙述本发明的详细内容。
本发明的定子绕组展开图如图1所示，定子槽数为24槽，极数为20极，相数为3相，是三相对称绕组，其中A相由ax绕组构成，有8个节距Y=1的集中线圈，全部都是开口线圈，接线端子a从第1槽引出，接线端子x从第24槽引出，ax的8个线圈按接线端子a—
—接线端子x布置；相似地B相由by绕组构成，也是由8个都开口的节距Y=1的集中线圈组成，接线端子b从第2槽引出，接线端子y从第1槽中引出，by的8个线圈按接线端子b—
—接线端子y布置；类似的，C相由cz绕组构成，也是由8个都开口的节距Y=1的集中绕圈组成，接线端子c从第3槽引出，接线端子z从第23槽引出，按接线端子c—
—接线端子z布置；三相绕组中接线端子x，接线端子y，接线端子z连接在一起不引出，对外为星形接法。
本发明的特殊点在于槽数选择为24槽，极数为20极，极槽数比为5：6；相数3相，其3相绕组在槽中的布置也特殊，从上述特殊的布置中可知所有3相的24个线圈都是开口的节距Y=1的线圈，端部短，端部接线简单。
图2是定子槽数为24槽，极数为16极，3相，极槽数比为2：3，线圈节距Y=1，绕组布置是常规的布置，线圈虽然是全开口，工艺性也相对简单，但其谐波含量很大，而且这种极槽数比为2：3的结构，其绕组无法再特殊布置来削弱谐波，故这种从国外引进的逆变永磁中频发电机极槽比为2：3很不合理，应当改变，否则在此极槽比2：3的基础上，绕组谐波含量无法用图1类似的特殊布置来削弱，达不到本发明的目的。
因为图2为常规的绕组布置图，故不对此做具体的详细说明，而图1是一种非常规的特殊设计布置，故对其各线圈的位置作了详细的规定说明，这种特殊布置属创新发明。
本实施例图1所示定子绕组，下在定子铁芯斜槽中，定子斜槽0.48个定子齿距。
在其斜槽中按图1所示布置3相绕组，与对应极数为20极的永磁磁极转子组成逆变永磁中频发电机，在保持其进口电机外形、定转子外圆尺寸都不变的情况下，但由于其5，7次谐波大幅度削弱，转速提高至4000rpm时电磁噪声还更小，温升更低，容量从3KW提高到3.5KW，增大17%，各项技术指标仍符合技术标准。
实施例图1与用来作为对比的图2谐波如下表：
电压谐波分析结果对比表
上表分析数据对比结果说明了：
1. 按图2布置的绕组结构是国外样机，极槽数比为2：3，说明不是优选方案，故该3KW逆变永磁中频发电机电磁噪声大，是按图1绕组布置的14-49倍，人耳对此频率噪声已敏感，更不宜提速扩容；
2. 故本发明通过优选极槽数比5：6，再在此极槽比的条件下，按图1的特殊结构布置3相绕组，并优选定子铁芯斜槽为0.48这三个技术措施，达到了极大地削弱人耳敏感频率的电磁谐波，即使提速到4000rpm这种经济转速下，功率从3KW扩容到3.5KW，扩容率达17%，且噪声和振动等各项性能指标仍优于原2：3极槽比的进口逆变电源，这样达到了发明的目的。这对改进极槽比为2：3的中频永磁发电机和新设计5：6极槽比中频永磁发电机有实际推广应用意义。
Claims (1)
1.一种极槽数比为5：6的逆变中频永磁发电机，其特征是定子槽数为24槽，极数为20极，相数为3相，定子铁芯斜0.48个定子齿距，定子中三相对称绕组，共有24个节距Y=1的开口线圈，其中A相ax绕组由8个集中线圈构成，按接线端子a—
—接线端子x布置，接线端子a从第1槽引出，接线端子x从第24槽引出；
B相by绕组也由8个集中线圈构成，按接线端子b—
—接线端子y布置，接线端子b从第2槽引出，接线端子y从第1槽引出；
C相cz绕组也由8个集中线圈构成，按接线端子c—
—接线端子z布置，接线端子c从第3槽引出，接线端子z从第23槽引出；
三相绕组中接线端子x，接线端子y，接线端子z连接在一起不引出，对外为星形接法。
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