CN104810951A - 一种新型无刷双馈电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型无刷双馈电机，包括定子、转子、转轴和控制器，所述定子设有主绕组和副绕组，所述主绕组与交流电源相连接，所述副绕组经过所述控制器与供电源连接，所述转子由若干片转子冲片叠加而成，所述转子冲片具有4个凸极，所述4个凸极对称地分布在转子冲片的圆周上，所述凸极上开设有中心槽和侧槽，所述侧槽对称地设置在所述中心槽的两侧；所述转子设置有多极多匝短路绕组，所述多极多匝短路绕组嵌套在所述中心槽内。本发明不仅可提高无刷双馈电机在超同步宽调速范围内的性能，而且可实现低压副绕组对高压主绕组的控制，降低副绕组变流器的电压等级，从而提高系统可靠性和降低系统总成本。
Description
技术领域
本发明涉及电机领域，特别是一种新型无刷双馈电机。
背景技术
无刷双馈电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。现有的无刷双馈电机，转子主要采用笼型转子、磁阻式和混合式转子结构。由于笼型转子结构易于制造，被广泛应用于无刷双馈电机中。虽然笼型转子无刷双馈电机结构简单，但运行性能不够理想，特别是超同步宽调速范围内的性能较差，使应用范围受到局限。此外，现有无刷双馈电机的主绕组和副绕组的电压等级基本一致，很难适用于高电压场合。针对上述问题，本发明通过对定子主绕组、定子副绕组和转子绕组工作时的电磁耦合关系进行优化设计，提出了一种具有多匝短路转子绕组结构的无刷双馈电机，并实现低压副绕组对高压主绕组的控制。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供了一种提高无刷双馈电机在超同步宽调速范围内的性能，并实现低压副绕组对高压主绕组的控制的新型无刷双馈电机。
本发明的具体技术方案是这样实现的：一种新型无刷双馈电机，包括定子、转子、转轴和控制器，所述定子设有主绕组和副绕组，所述主绕组与交流电源相连接，所述副绕组经过所述控制器与供电源连接，所述转子由若干片转子冲片叠加而成，所述转子冲片具有4个凸极，所述4个凸极间隔均匀地分布在转子冲片的圆周上，所述凸极上开设有中心槽和侧槽，所述侧槽对称地设置在所述中心槽的两侧；所述转子中含有多极多匝短路绕组，所述多极多匝短路绕组嵌套在所述转子中心槽内。
具体地，所述中心槽和侧槽的宽度相同。
进一步地，所述多极多匝短路绕组由多股漆包线绕至而成，所述多极多匝短路绕组分层两层放置于所述中心槽内。
进一步地，任一中心槽内的多极多匝短路绕组的第一层与其沿着顺时针方向相邻的中心槽内的多极多匝短路绕组的第二层首尾相接，使整个多极多匝短路绕组形成自身短接的连接结构。
具体地，所述多极多匝短路绕组为4极若干匝短路绕组。
进一步地，所述定子包括主绕组、副绕组和定子槽，所述主绕组安装在所述定子槽的底部，所述副绕组安装在所述定子槽的上部。
具体地，所述主绕组为2~6极，其外接220V~30 kV/50Hz的工频电源，功率范围2.2kW~30000kW。
具体地，所述副绕组为2~12极，其接线方式为Y或Δ型连接，线圈跨距为1-11，其外接低压变流器的输出端。
进一步地，所述主绕组直线绝缘采用半叠包若干层粉云母带449-1、混合半叠包粉云母带449-1和亚胺薄膜带各若干层。
进一步地，所述副绕组直线绝缘采用半叠包若干层粉云母带446-1A、再搭接2mm包1层涤纶丝带。
与现有技术相比，本发明采用2~6极主绕组和2~12极副绕组，所述主绕组安装在定子安装槽的底部，所述副绕组安装在定子安装槽的上部；本发明的转子绕组采用双层的4极多匝短路绕组，不仅可提高无刷双馈电机在超同步宽调速范围内的性能，而且可实现低压副绕组对高压主绕组的控制，降低副绕组变流器的电压等级，从而提高系统可靠性和降低系统总成本。
附图说明
图1是本发明一种新型无刷双馈电机的结构示意图。
图2是本发明中转子的结构示意图。
图3是本发明中多极多匝短路绕组的截面图。
图4是本发明中定子的结构示意图。
图5是本发明中定子槽的截面图。
图中各部件名称：定子-1，转子-2，控制器-3，交流电源-4，凸极-5，中心槽-6，侧槽-7，多极多匝短路绕组-8，主绕组-11，副绕组-12，定子槽-13。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施案例加以说明：
图1为本发明一种新型无刷双馈电机的结构示意图，其中1为电机定子，2为转子，3为控制器，4为交流电源。在电机定子1中的铁心槽中放置了2套独立的对称绕组，主绕组出线端子用A1，B1，C1表示，副绕组出线端子用A2，B2，C2表示。绕组的连接关系为 ：主绕组的出线端子A1，B1，C1 与交流电源4相连接，副绕组的出线端子 A2，B2，C2通过控制器3与交流电源4相连接，所述交流电源4采用220V~30 kV/50Hz的工频电源，功率范围2.2kW~30000kW。
如图2为一片转子冲片的结构示意图，所述转子2由若干片转子冲片叠加而成，所述转子冲片具有4个凸极5，所述4个凸极5间隔均匀地分布在转子冲片的圆周上，所述凸极5上开设有一个中心槽6和若干个侧槽7，本实施例中，所述侧槽的个数为4个。所述侧槽7对称地设置在所述中心槽6的两侧，所述中心槽6和侧槽7的宽度相同，所述中心槽6和侧槽7的深度根据磁场分布需求进行优化设计。
在所述转子2的两端设置有多极多匝短路绕组8，所述多极多匝短路绕组8嵌套在所述中心槽6内。所述多极多匝短路绕组8由多股漆包线并绕而成，所述多极多匝短路绕组分层两层放置于所述中心槽6内。具体地，任一中心槽6内的多极多匝短路绕组8的第一层与其沿着顺时针方向相邻的中心槽6内的多极多匝短路绕组8的第二层首尾相接，使整个多极多匝短路绕组形成自身短接的连接结构。本实施例中，所述多极多匝短路绕组为4极若干匝短路绕组，其主要规格是：极数4极，匝数若干，接线方式采用绕组自身短接；所述多极多匝短路绕组8端部采用玻璃丝带绑扎和固定，同时其需要通过真空浸渍处理。所述多极多匝短路绕组的作用是提高了电机在超同步宽调速范围内的性能。
如图3和图4所示，所述定子1包括主绕组11、副绕组12和定子槽13，所述主绕组11安装在所述定子槽13的底部，所述副绕组12安装在所述定子槽13的上部。
具体地，所述主绕组11的主要规格是：极数为2~6极，其接线方式为Y或Δ型连接，线圈跨距为1-26，每槽导体数若干，采用薄双丝单层亚胺薄膜自粘性浸渍扁铜线。
所述副绕组12为2~18极，优选6极，其接线方式为Y或Δ型连接，线圈跨距为1-11，每槽导体数若干，优选每槽导体数4，优选为采用双玻璃丝包漆包铜扁线，外接低压变流器的输出端。
所述主绕组11直线绝缘采用半叠包若干层粉云母带449-1、混合半叠包粉云母带449-1和亚胺薄膜带各若干层、再半叠包若干层粉云母带449-1，端部绝缘先半叠包1层粉云母带449-1、再混合半叠包粉云母带446-1A和粉云母带449-1各若干层，引线绝缘上叠包9层粉云母带446-1A、外层半叠包粉云母带449-1一层。
所述副绕组12直线绝缘采用半叠包若干层粉云母带446-1A、再搭接2mm包1层涤纶丝带，端部绝缘先夹心混合半叠包若干层粉云母带449-1和1层粉云母带446-1A、再半叠包1层涤纶丝带，引线绝缘上叠包若干层粉云母带446-1A、外层半叠包无碱玻璃丝带一层。
使用本发明时，首先根据无刷双馈电机的电压等级在定子槽13底部按照相应的绝缘标准放置好绝缘材料。所述主绕组11和副绕组12的出线电缆再浸漆后与绕组相连，电缆与OT接头采用冷压接并按要求接好标签。定子嵌线完毕后，经匝间试验耐电压试验通过后，浸渍6895无溶剂漆，浸漆次数和表面喷漆按相关标准处理，待电机安装完成后，按相关国标进行外观检查和性能测试。
本发明采用2~6极主绕组和2~12极副绕组，所述主绕组安装在定子安装槽的底部，所述副绕组安装在定子安装槽的上部；本发明的转子绕组采用双层的4极多匝短路绕组，不仅可提高无刷双馈电机在超同步宽调速范围内的性能，而且可实现低压副绕组对高压主绕组的控制，降低副绕组变流器的电压等级，从而提高系统可靠性和降低系统总成本。
限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种新型无刷双馈电机，包括定子、转子、转轴和控制器，所述定子设有主绕组和副绕组，所述主绕组与交流电源相连接，所述副绕组经过所述控制器与供电源连接，其特征在于：所述转子由若干片转子冲片叠加而成，所述转子冲片具有4个凸极，所述4个凸极间隔均匀地分布在转子冲片的圆周上，所述凸极上开设有中心槽和侧槽，所述侧槽对称地设置在所述中心槽的两侧；所述转子设置有多极多匝短路绕组，所述多极多匝短路绕组嵌套在所述中心槽内。
2.如权利要求1所述的一种新型无刷双馈电机，其特征在于，所述中心槽和侧槽的宽度相同。
3.如权利要求1所述的一种新型无刷双馈电机，其特征在于，所述转子中的多极多匝短路绕组由多股漆包线并绕而成，所述多极多匝短路绕组分两层放置于所述中心槽内。
4.如权利要求3所述的一种新型无刷双馈电机，其特征在于，任一中心槽内的多极多匝短路绕组的第一层与其沿着顺时针方向相邻的中心槽内的多极多匝短路绕组的第二层首尾相接，使整个多极多匝短路绕组形成自身短接的连接结构。
5.如权利要求4所述的一种新型无刷双馈电机，其特征在于，所述多极多匝短路绕组为4极若干匝短路绕组。
6.如权利要求1所述的一种新型无刷双馈电机，其特征在于，所述定子包括主绕组、副绕组和定子槽，所述主绕组安装在所述定子槽的底部，所述副绕组安装在所述定子槽的上部。
7.如权利要求6所述的一种新型无刷双馈电机，其特征在于，所述主绕组为2~6极，其外接220V~30 kV/50Hz的工频电源，功率范围2.2kW~30000kW。
8.如权利要求6所述的一种新型无刷双馈电机，其特征在于，所述副绕组为2~12极，其接线方式为Y或Δ型连接，线圈跨距为1-11，其外接低压变流器的输出端。
9.如权利要求6所述的一种新型无刷双馈电机，其特征在于，所述主绕组直线绝缘采用半叠包若干层粉云母带449-1、混合半叠包粉云母带449-1和亚胺薄膜带各若干层。
10.如权利要求6所述的一种新型无刷双馈电机，其特征在于，所述副绕组直线绝缘采用半叠包若干层粉云母带446-1A、再搭接2mm包1层涤纶丝带。
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