CN104795917B - 一种多相电机绕组机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多相电机绕组结构，该结构有多个相同的绕组单元组成，绕组单元的个数与多相电机的定子数相同。各个定子具有相同槽数，同轴连接，且各定子的槽中心线对齐。各个相同的绕组单元按照多相电机的极数与绕组单元的相数，分别排列于各个定子中，并且根据多相电机的相数，各个绕组单元之间要偏移相应的角度，各个绕组单元的中性点可以连接，也可以隔离。按照本发明的新型多相电机绕组结构，尤其是在多相电机处于容错运行时，能够显著地降低多相电机产生的损耗以及由于磁动势谐波引起的转矩脉动等问题。

Description

一种多相电机绕组机构
技术领域
本发明属于多相电机领域，更具体地，涉及一种多相电机绕组机构。
背景技术
随着电力电子学、微电子技术和现代控制理论的不断发展，交流电机调速技术也不断取得进步。尽管传统的三相电机及其调速技术已相当成熟，但在一些大功率场合，例如轮船推进系统，电动大巴推进系统，为了提高功率等级，可以通过提高电动机的电压等级实现。由于电力电子开关器件耐压等级的限制，传统的两电平电压型逆变器需要多个开关器件串联，存在动态和静态均压等问题，实现难度较大，且可靠性不高。在低电压场合，必须采用增大相电流来实现大功率输出，而传统的三相逆变器需要多个开关器件并联使用，存在均流等一系列问题，这样，由多相逆变器和多相电结构成的交流调速系统应运而生。多相电机与传统的三相电机相比，具有绕组系数高，绕组磁动势谐波低，较高的控制灵活性，鲁棒性好，转矩纹波小，振动和噪音低等许多突出的优点。但是传统多相绕组在处于容错运行时会产生较大的绕组磁动势谐波，造成电机损耗增加，振动和噪声变大。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多相电机绕组结构，其目的在于提供一组具有较低绕组磁动势谐波的多相电机结构，由此解决传统多相电机在处于容错运行时磁动势谐波较大的问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，多相电机绕组结构，其特征在于，该多相电机绕组结构由若干相同绕组单元组成，其个数依据所述多相电机的定子数决定，所述多相电机的定子具有相同绕组槽数，且所述定子上所述绕组槽与其它所述定子上的所述绕组槽一一对应并且具有相同的中心线，每个所述绕组单元按照所述多相电机的极数与所述绕组单元的相数，分别排列于各个定子中，并且所述绕组单元之间根据所述多相电机的相数偏移相应的电角度。
进一步地，所述绕组单元为轴向磁通或径向磁通设置。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于绕组单元的每极每相槽数增加，能够显著地降低多相电机产生的磁动势谐波，以及由于磁动势谐波引起的损耗、转矩脉动、噪声等问题。
附图说明
图1为按照本发明实现的六相径向磁通电机绕组结构示意图；
图2为按照本发明实现的六相轴向磁通电机绕组结构示意图；
图3为传统六相绕组与按照本发明实现的六相绕组磁动势谐波分布对比图(以中性点相互隔离的情况为例)；
图4为传统六相绕组与按照本发明实现的六相绕组在一相开路故障，电机容错运行时的绕组磁动势谐波分布对比图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1、2-定子 3—转子 4、5-绕组
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
下面结合附图，具体说明绕组连接的实现方式。
实施例一
由于所应用的新型六相电机绕组由两个相同的三相绕组单元组成，因此六相电机具有两个定子1与2。定子1与定子2都设置有12个槽，同轴连接，且两个定子的槽中心线重合。第一个三相绕组单元4按照10极三相，排列在第一个定子1中，第二个三相绕组单元5同样按照10极三相，排列于第二个定子2中。由于六相电机的两个三相绕组单元之间需要偏移30°电角度如图1所示，因此图2中在采用轴向磁通的设置方式时A+与D+相差五个槽，也就是30°电角度。第一个三相绕组单元4与第二个三相绕组单元5的中性点可以连接，也可以隔离。
传统的六相双定子电机的绕组排列是两个定子上排列着相同的六相绕组。本发明与传统六相双定子电机绕组的区别在于,①传统六相双定子电机的一个定子1上具有两套三相绕组单元，而本发明的一个定子1上具有一套三相绕组单元4，另一套三相绕组单元5在另一个定子2上；②传统六相双定子电机的一套六相绕组具有一个定子上的槽数，即12槽，而本发明的六相绕组具有两个定子上的槽数，即24槽。
由图3和4可以看出，按照本发明实现的六相电机绕组与传统六相电机绕组相比，当一相开路容错运行时，按照本发明实现的六相电机绕组的绕组磁动势谐波比传统六相电机绕组的绕组磁动势谐波要低许多，因此采用本发明的六相电机绕组，可以降低电机的损耗以及由于磁动势谐波引起的转矩脉动等问题。
本部分通过实验用图证明了使用本发明能够取得更好效果，下面将从原理上解释本发明能达到更好的效果的原因，根据交流电机绕组理论可知，每极每相槽数越大时，谐波磁动势与谐波电动势的分布系数的总趋势变小，从而抑制谐波磁动势与谐波电动势的效果越好。由于传统六相双定子电机的一套六相绕组具有一个定子上的槽数(12槽)，那么对应三相绕组单元的槽极配合为6槽10极，而本发明的六相绕组具有两个定子上的槽数(24槽)，那么对应三相绕组单元的槽极配合为12槽10极。因此，与传统绕组方案相比，本发明的谐波磁动势与谐波电动势更低，尤其在多相电机处于容错运行时，显著地降低多相电机产生的谐波磁动势，进而降低电机的损耗以及由于磁动势谐波引起的转矩脉动，噪声等问题。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种多相电机绕组机构，其特征在于，该多相电机绕组机构由若干相同绕组单元(4,5)组成，其个数依据所述多相电机的定子(1,2)数决定，所述多相电机的定子(1,2)具有相同绕组槽数，且所述定子(1)上所述绕组槽与其它所述定子(2)上的所述绕组槽一一对应并且具有相同的中心线，每个所述绕组单元(4,5)按照所述多相电机的极数与所述绕组单元的相数，分别排列于各个定子中，并且所述绕组单元(4,5)之间根据所述多相电机的相数偏移相应的电角度；每个所述绕组单元(4,5)为三相绕组，所述绕组单元(4,5)之间偏移30°，每个所述定子(1,2)上具有一套三相绕组。
2.如权利要求1所述的多相电机绕组机构，其特征在于，所述绕组单元(4,5)为轴向磁通或径向磁通设置。
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