CN103715850B - 一种三相无刷同步发电机定子双电枢迭绕组 - Google Patents

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一种三相无刷同步发电机的定子双电枢迭绕组，其特征是定子槽数为36槽，极数是4极，定子电枢绕组由二套三相对称的迭式绕组组成。每相绕组由第1套和第2套中绕组的第1组相串联，第2组相串联，第1套绕组与第2套绕组各相对应的相位相同。由此，每相绕组并联支路数既可是1也可是2，二套绕组构成的三相对称绕组可以△、Y、接，这样可以提供不同电压等级的三相交流电源，这种双电枢迭绕组相电压中消除了3次及3的奇数倍次谐波，也大大削弱了5、7…次高次谐波，实测30kW，4极样机空载、满载的线、相电压波形畸变率均小于2%，带电子设备负载和带感应电动机的性能得到明显提高，工艺传统，实施容易，易于推广。

Description

一种三相无刷同步发电机定子双电枢迭绕组
技术领域
本发明涉及一种电机绕组，尤其是一种三相无刷同步发电机定子双电枢迭绕组。
背景技术
众所周知，现代三相无刷同步发电机为了能灵活变换供电电压等级，以及提高带电子类负载的能力，其定子三相电枢绕组广泛采用节距为2/3的分布短距绕组。但是2/3节距绕组，虽然能消除3次及其3的奇数倍次电压谐波，但是5、7次等谐波含量高，致使降低了带感应电动机以及精密电子负载的能力，这是2/3节距绕组存在的一个重大缺陷。故如何保留2/3节距绕组的优势而又能克服其重大缺陷，是目前电枢绕组研究的重点。
发明内容
本发明的目的就是提供一种三相无刷同步发电机的定子双电枢迭绕组，其性能优于节距为2/3的三相电枢绕组。
本发明是这样来实现的，发电机极数4极，相数3相，定子铁芯36槽，在36槽中布置双套三相电枢绕组，第1套三相绕组和第2套三相绕组都是三相对称绕组，第1套绕组与第2套绕组相对应的相相位相同；
第1套绕组，U相有2组线圈，第1组有5个线圈组成绕组A1X1，其中有3个线圈1-8，2-9，3-10，线圈节距为7，另外有2个线圈11-17，12-18，线圈节距为6，这组5个线圈，每个线圈的匝数抖相等，都是大于3的奇数匝，即2n+1匝，其中，n为正整数；U相第2组也有5个线圈组成绕组A2X2，其中有3个线圈19-26，20-27，21-28，线圈节距为7，另外有2个线圈29-35，30-36，其线圈节距为6，这组5个线圈，每个线圈的匝数相等，都是大于3的奇数匝，即2n+1匝，其中，n为正整数，第2组每个线圈的匝数与第1组每个线圈的匝数是相同的，组成规律也完全一样；
第2套绕组，U相也有2组线圈，第1组有2个线圈组成a1x1，这2个线圈的节距都是3，第1个线圈4-7，每圈为n，n为正整数；第2个线圈13-16，每圈n+1匝为，n为正整数；二个线圈的匝数和为2n+1匝，n为正整数；二个线圈的匝数和与第1套绕组每个线圈匝数2n+1相等，n为正整数；第2组也有2个线圈组成a2x2，节距都是3，第1个线圈22-25，为n匝，n为正整数；，第2个线圈31-34，为n+1匝，n为正整数；二个线圈的匝数和与第1套绕组每个线圈的匝数2n+1相等，n为正整数，第2套绕组中的第2组绕组与第1组绕组组成的规律也完全一样；
同理，V相安排B1Y1，B2Y2，b1y1，b2y2绕组；W相安排C1Z1，C2Z2，c1z1，c2z2绕组。其绕组组成的规律，每个线圈的匝数分配相应与U相完全一样，第1套3相绕组互差120°电角度，第2套3相绕组也互差120°电角度，而且第1套绕组与第2套绕组各相相对应的相位相同，故组成的合成电枢绕组U、V、W三相也互差120°电角度，组成了3相对称绕组，这些绕组都是迭式结构；
这种定子双电枢迭绕组的接法是：每相第1套绕组的第1组绕组和第2套绕组的第1组绕组相串联，每相第1套绕组的第2组绕组与第2套绕组的第2组绕组相串联，这样每相中的这二种串联后的绕组既能组成每相并联支路数为1的三相对称绕组，也能组成每相并联支路数为2的三相对称绕组，并且三相绕组能△、Y、多种接法，提供相应的不同电压等级的三相交流电源，而且空载和满载时相电压波形正弦性畸变率都小于2%。
本发明的技术效果是：本发明接成△，也可结成Y，对外供应正弦波电源后，相电压波形中与2/3节距绕组一样消除了3次及其3的奇数倍数次谐波，而其它5、7……次谐波都低于2/3节距绕组，正弦性优于2/3节距的电枢绕组。这样就保留了2/3节距绕组的优势又克服了其5、7……次谐波含量高的重大缺陷，并且其工艺传统，实施容易，达到发明的目的。
附图说明
图1为本发明的无刷同步发电机定子双电枢迭绕组展开图。
图2为本发明的无刷同步发电机定子双电枢迭绕组接法。
具体实施方式
在一种无刷同步发电机定子电枢绕组中实施本发明，定子铁芯槽数36槽，极数4极，相数3相，功率30千瓦，转速1500转/分钟，定子铁芯斜一个槽距，在定子铁芯36槽中布置双套三相对称电枢绕组，第1套绕组与第2套绕组相对应的相相位相同。如图1（1）所示，第1套绕组，每相有2组线圈，第1组有5个线圈组成绕组A1X1，其中有3个线圈1-8，2-9，3-10，线圈节距为7，另外有2个线圈11-17，12-18，线圈节距为6，这组5个线圈，每个线圈的匝数相等，都是11匝；第2组也有5个线圈组成绕组A2X2，其中有3个线圈19-26，20-27，21-28，线圈节距为7，另外有2个线圈29-35，30-36，其线圈节距为6，这组5个线圈，每个线圈的匝数相等，都是11匝。第2组绕组与第1组绕组组成规律完全一样。
如图1（2）所示，第2套绕组，每相也有2组线圈，第1组有2个线圈组成a1x1，这两个线圈的节距都是3，第1个线圈4-7，每圈5匝，第2个线圈13-16，每圈6匝，两个线圈的匝数和为11匝，两个线圈匝数和与第1套绕组每个线圈匝数为11匝相等。第2套绕组的第2组也有2个线圈组成a2x2，这两个线圈的节距都是3，第1个线圈22-25，每圈5匝，第2个线圈31-34，每圈6匝，两个线圈的匝数和为11匝，与第1套绕组每个线圈匝数为11匝相等。第2套绕组中的第2组绕组与第1组绕组组成规律也完全一样。
同理，安排B1Y1，B2Y2，b1y1，b2y2；C1Z1，C2Z2，c1z1，c2z2，其绕组构成规律相应与A1Z1，A2Z2，a1z1，a2x2完全一样，只是它们按相同的规律三相之间互差120°电角度，这种互差120°电角度的布置方式为公知常识，故在图1（1）、（2）中都省略，未画出。
这些绕组都是迭式结构，平均节距，还小于2/3节距6，端部更短。发电机定子双电枢迭绕组的接法是，每相第1套绕组的第1组绕组和第2套绕组的第1组绕组相串联，每相第1套绕组的第2组绕组与第2套绕组的第2组绕组相串联。如图2所示接法，图2（1）为并联支路数a=2的三相四线制接法，对外提供U、V、W、N电源，图2（2）为并联支路数a=1的三角形接法，对外提供三线制U、V、W电源，通过串、并联以及△、Y、等不同接法提供不同电压等级的三相对称交流电，实施发电机按图2（1）接法对外供电。经实测，空载时线电压波形畸变率为0.76%，相电压波形畸变率为0.75%，功率因数为1时满载线电压波形畸变率为1.71%，相电压波形畸变率为1.75%，功率因数为0.8（滞后）满载时线电压波形畸变率为1.12%，相电压波形畸变率为1.39%，达到优良正弦波水平。这种双电枢迭绕组相电压中没有3次及3的倍数次谐波，同时也大大削弱了5、7……次高次谐波，保留了原2/3节距绕组的优点，可以△、Y、等变换接法，提供不同等级的交流电压，又比原2/3节距迭绕组空载电压波形在2.3%左右、负载电压波形在5.5%左右的水平有很大提高，达到了发明的目的。

Claims (1)

1.一种三相无刷同步发电机定子双电枢迭绕组，其特征是发电机极数4极，相数3相，定子铁芯36槽，在36槽中布置双套三相电枢绕组，第1套三相绕组和第2套三相绕组都是三相对称绕组，第1套绕组与第2套绕组相对应相的相位相同；
第1套绕组，U相有2组线圈，第1组有5个线圈组成绕组A1X1，其中有3个线圈1-8，2-9，3-10，线圈节距为7，另外有2个线圈11-17，12-18，线圈节距为6，这组5个线圈，每个线圈的匝数都相等，都是大于3的奇数匝，即2n+1匝，其中，n为正整数；U相第2组也有5个线圈组成绕组A2X2，其中有3个线圈19-26，20-27，21-28，线圈节距为7，另外有2个线圈29-35，30-36，其线圈节距为6，这组5个线圈，每个线圈的匝数相等，都是大于3的奇数匝，即2n+1匝，其中，n为正整数，第2组每个线圈的匝数与第1组每个线圈的匝数是相同的，组成规律也完全一样；
第2套绕组，U相也有2组线圈，第1组有2个线圈组成a1x1，这2个线圈的节距都是3，第1个线圈4-7，每个线圈为n匝，n为正整数；第2个线圈13-16，每个线圈为n+1匝，n为正整数；二个线圈的匝数和为2n+1匝，n为正整数；二个线圈的匝数和与第1套绕组每个线圈匝数2n+1相等，n为正整数；第2组也有2个线圈组成a2x2，节距都是3，第1个线圈22-25，为n匝，n为正整数；第2个线圈31-34，为n+1匝，n为正整数；二个线圈的匝数和与第1套绕组每个线圈的匝数2n+1相等，n为正整数，第2套绕组中的第2组绕组与第1组绕组组成的规律也完全一样；
同理，V相安排B1Y1，B2Y2，b1y1，b2y2绕组；W相安排C1Z1，C2Z2，c1z1，c2z2绕组；其绕组组成的规律，每个线圈的匝数分配相应与U相完全一样，第1套3相绕组互差120°电角度，第2套3相绕组也互差120°电角度，而且第1套绕组与第2套绕组各相相对应的相位相同，故组成的合成电枢绕组U、V、W三相也互差120°电角度，组成了3相对称绕组，这些绕组都是迭式结构；
这种定子双电枢迭绕组的接法是：每相第1套绕组的第1组绕组和第2套绕组的第1组绕组相串联，每相第1套绕组的第2组绕组与第2套绕组的第2组绕组相串联，这样每相中的这二种串联后的绕组既能组成每相并联支路数为1的三相对称绕组，也能组成每相并联支路数为2的三相对称绕组，并且三相绕组能△、Y、多种接法。
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