CN111371208A - 一种交流无刷双馈电机及其绕线转子分布绕组的设计方法 - Google Patents

一种交流无刷双馈电机及其绕线转子分布绕组的设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111371208A
CN111371208A CN202010191842.5A CN202010191842A CN111371208A CN 111371208 A CN111371208 A CN 111371208A CN 202010191842 A CN202010191842 A CN 202010191842A CN 111371208 A CN111371208 A CN 111371208A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
winding
sub
coils
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010191842.5A
Other languages
English (en)
Inventor
王雪帆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jinluda Group Co ltd
Original Assignee
Jinluda Group Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jinluda Group Co ltd filed Critical Jinluda Group Co ltd
Priority to CN202010191842.5A priority Critical patent/CN111371208A/zh
Publication of CN111371208A publication Critical patent/CN111371208A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/08—Forming windings by laying conductors into or around core parts
    • H02K15/09—Forming windings by laying conductors into or around core parts by laying conductors into slotted rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
    • H02K3/51—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto applicable to rotors only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种极对数比p1:p2＝1:3的交流无刷双馈电机绕线式转子绕组设计方法。这种绕组是由一个两相双层子绕组和一个两相单层子绕组复合构成的两相3层绕组，所有线圈匝数相等。具体设计方法包括：首先根据少极对数p1确定一个互差90°电角度的两相双层子绕组，将这个子绕组每相分作两个半相，每相各自保留一个半相，另一个半相互相交换，组合为一个新的两相双层子绕组，然后再根据p1确定一个互差90°电角度的两相单层子绕组，最后将新的两相双层子绕组和这个两相单层子绕组的串联后，所有绕组支路的出线端通过端环连接在一起，复合构成在极对数p1和极对数p2下均互差90°电角度的新两相3层绕组。调整各个子绕组所含线圈数目和节距，以及两个子绕组相轴之间的电角度，可以使绕组的整体性能达到最佳。

Description

一种交流无刷双馈电机及其绕线转子分布绕组的设计方法
技术领域
本发明属于交流无刷双馈电机技术领域，更具体地，涉及一种交流无刷双馈电机及其绕线转子绕组的设计方法。
背景技术
无刷双馈电机采用电网电源和变频电源分别供电，运行可靠，要求的变频电源容量较小等特点，既能以电动机变频调速方式运行，又适合作为发电机，用于风力或是水力变速恒频发电等。
无刷双馈电机具有两种不同的极对数p1和p2，因此定子上一般布置有极对数分别为p1和p2的两套绕组，与之对应，转子也要求同时具有极对数p1和p2，且要求从转子边看过去，这两种极对数对应的旋转磁场转向相反。
无刷双馈电机具有良好性能的关键在于转子。近年来研究的具体转子结构主要有两种，一种是磁阻转子，转子铁芯制成类似凸极的结构，其上没有任何导体；另一种是“同心笼”转子，转子槽内按“同心嵌套”方式放置有多个各自电气独立回路环笼型绕组，这两种转子结构的提出，推动了无刷双馈电机理论及应用研究的进步。但是，这两种转子结构目前还存在气隙磁场谐波含量大且随负荷变化，噪音与振动大等缺陷。
为克服上述缺陷，中国专利CN200910061297，CN201110345871，CN201210306373，ZL201511003984.X等描述了一种绕线式转子无刷双馈电机。这种无刷双馈电机转子采用齿谐波原理设计，其线圈数目和分布形式，以及跨距和匝数等可以灵活选择，谐波含量小，因而可能会有更好性能。但是，在另一方面，这种绕线转子绕组与常规绕组相比较，可以选择的绕组方案数较多，设计方法与接线方式相对复杂，容易存在线圈端部结构不规范，接线端排列不整齐等问题。
另外，这种电机转子绕组的极对数p1和p2，因为有多种选择方式，例如取极对数比p1:p2＝1:2或p1:p2＝1:3等。其中极对数比p1:p2＝1:3，因为极比较大，特别是对于大容量的电机，绕线转子绕组线圈匝数较少，必须采用矩形导体制作，线圈端部结构形状不整齐的问题将会更加突出而会限制其应用。
发明内容
针对技术的缺陷，本发明目的在于针对极对数比p1:p2＝1:3，提供一种大容量交流无刷双馈电机绕线转子绕组的设计与制作方法。
本发明所述交流无刷双馈电机中定子绕组具有p1和p2两种不同的极对数，其极对数比p1:p2＝1:3。转子绕组依据齿谐波原理设计，是由一个两相双层子绕组和一个两相单层子绕组复合构成的两相3层绕组，与定子绕组相同，具有p1和p2两种不同的极对数，p1:p2＝1:3，相绕组支路数为ar＝(p1+p2)/2，每相绕组由两个子相绕组串联连接后自成闭路，两个子绕组中的线圈可以有不同的节距，但所有线圈匝数相同。
与普通绕线式绕组一样，容量较大的情况下，线圈匝数可取为1，采用绝缘铜排制作，且能够做到端部结构形状和接线端排列整齐，谐波含量小，导体利用率高，。
本发明提供了一种基于上述交流无刷双馈电机的绕线转子绕组的设计与制作方法，包括下述步骤：
(1)获得基本极对数p1和p2，极对数比p1:p2＝1:3；
(2)获得转子初步槽数Zr＝p1+p2，每槽对应一个线圈，得到一个在p1和p2极对数下均互差90°电角度，分别标记为A和B的两相双层绕组，这时每相支路数为ar＝(p1+p2)/2，每个线圈对应一条支路，自短路联结成闭合回路；
(3)将所述转子初步槽数Zr，进一步分裂为更多的转子槽数，新的转子槽数Z＝krZr，其中kr为裂槽系数(正整数)；
(4)将(2)中所述线圈，每个线圈进一步分裂为nr1个线圈，也即现在一条支路中所含线圈数目成为了nr1，nr1≤kr，这nr1个线圈依次间隔αr＝360°/Z槽距角，节距取为yr1，沿转子圆周在转子槽中放置；
(5)将(4)中所述nr1个线圈按顺序平分为两组，也即一相绕组现在分为了两个半相，其中第1组和第2组每组内各含nr1/2个线圈，这nr1/2个线圈在转子槽中放置的位置仍然是依次相邻的；
(6)将(5)中所述两组线圈，按顺序标记，A相第1组与B相第2组串联连接，B相第1组与A相第2组反向后串联连接，重新组合为新的A相和B相，如此构成一个双层两相子绕组；
(7)对(2)中所述线圈，每个线圈对应另取一个线圈，也分裂为nr2个线圈，这nr2个线圈节距取为yr2，其中，nr2和yr2必须满足式yr2＝2Z/(p1+p2)-nr2，仍然依次间隔αr＝360°/Z槽距角，放置在转子槽中并串联连接，如此构成另一个单层两相子绕组；
(8)所述双层子绕组和所述单层子绕组的相轴线间距lrαr个槽距角(0＜lr＜1)，将其各自对应的相绕组串联后连接成闭合回路；
(9)调整所述裂槽系数kr、所述两个子绕组相轴线间距lrαr，所述线圈数nr1和nr2，线圈节距yr1和yr2，使得极对数p1和p2的绕组系数尽可能高，且其余高次齿谐波磁动势相对幅值尽可能小。
为简化转子绕组的接线，所有支路的引出线，无论是首端还是末端，也可以通过一个沿绕组端部圆周安放的导电短路环连接在一起。
附图说明
图1是本发明实施例提供的44槽2/6极转子绕组接线图，图中双虚线框内表示双层子绕组所属线圈，节距yr1＝9；图中单虚线框内表示单层子绕组所属线圈，节距yr2＝18，所有线圈匝数均为1匝。
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。
下面结合具体实例详细说明本发明的实施。
实施例设计p1＝1和p2＝3的3层绕线转子绕组方案
这里pr＝p1+p2＝4，ar＝(p1+p2)/2＝2，因此该绕组方案两相共有4条支路，取kr＝11，则有Z＝krZr＝44。要设计的绕组方案将由两个子绕组复合构成，这两个子绕组一个是双层绕组，另一个是单层绕组。先确定双层绕组方案，假定yr1＝9，nr1＝8，也即每条支路含有8个线圈，每相有两条支路。
其中，A相一条支路线圈号取为8，9，10，11，12，13，14，15，与之同相位的另一条支路线圈号-30，-31，-32，-33，-34，-35，-36，-37，这里“-”号表示连接时需要反向；B相一条支路线圈号取为19，20，21，22，23，24，25，26，与之同相位的另一条支路线圈号-41，-42，-43，-44，-1，-2，-3，-4。
下一步将每条支路的线圈分为两组，每组各含nr1/2＝4个线圈。A相一条支路第1组线圈号为8，9，10，11，第2组线圈号为12，13，14，15；另一条支路第1组线圈号为-30，-31，-32，-33，第2组线圈号为-34，-35，-36，-37。B相一条支路第1组线圈号为19，20，21，22，第2组线圈号为23，24，25，26；另一条支路第1组线圈号为-41，-42，-43，-44，第2组线圈号为-45，-46，-47，-48。
再将上述A相第1组与B相第2组串联连接，B相第1组与A相第2组反向后串联连接，重组为新的A相和B相。新的A相一条支路线圈号8，9，10，11，23，24，25，26；另一条支路线圈号线圈号为-30，-31，-32，-33，-45，-46，-47，-48；新的B相一条支路线圈号19，20，21，22，34，35，36，37，；另一条支路线圈号线圈号为-41，-42，-43，-44，-12，-13，-14，-15，如此构成一个双层两相子绕组。
另取yr2＝18和nr2＝4，同样，对应A相一条支路线圈号取11，12，13，14，另一条支路线圈号取-33，-34，-35，-36；对应B相一条支路线圈号取22，23，24，25，另一条支路线圈号取-44，-1，-2，-3，因为yr2＝2Z/(p1+p2)-nr2＝2×44/4-4＝18，因此这是一个单层的子绕组。
这两个双层子绕组和单层子绕组的相轴线间距为lr＝0.5槽距，将各相绕组支路所属线圈串联后，所有支路出线头，无论首尾，通过闭合的短路线连接在一起，最后得到的绕组方案接线图如附图1所示。附图1中绕组磁动势谐波分析的结果如表1所示，可以看出，p1＝1绕组系数为0.5048，p2＝3绕组系数为0.7478，而其余谐波含量均小于4％。
表1 44槽p1/p2＝1/3，lr＝0.5，3层绕组磁动势谐波分析
Figure BDA0002416203590000051
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)

1.一种交流无刷双馈电机多相转子绕组，其特征在于，这种绕组是由一个两相双层子绕组和一个两相单层子绕组复合构成的两相3层绕组，同时具有p1和p2两种不同的极对数，其极对数比为p1:p2＝1:3，每相绕组由两个子相绕组串联连接后自成闭路，这两个子绕组中的线圈有不同的节距，但所有线圈匝数相同。
2.一种基于权利要求1所述的交流无刷双馈电机转子绕组的设计方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)获得基本极对数p1和p2，极对数比p1:p2＝1:3；
(2)获得转子初步槽数Zr＝p1+p2，每槽对应一个线圈，得到一个在p1和p2极对数下均互差90°电角度，分别标记为A和B的两相双层绕组，这时每相支路数为ar＝(p1+p2)/2，每个线圈自短路联结成1个闭合回路；
(3)将所述转子初步槽数Zr，进一步分裂为更多的转子槽数，新的转子槽数Z＝krZr，其中kr为裂槽系数(正整数)；
(4)将(2)中所述线圈，每个线圈进一步分裂为nr1个线圈，nr1≤kr，这nr1个线圈依次间隔αr＝360°/Z槽距角，节距取为yr1，沿转子圆周在转子槽中放置；
(5)将(4)中所述nr1个线圈按顺序平分为两组，第1组和第2组内各含nr1/2个线圈，这nr1/2个线圈在转子槽中放置的位置仍然是依次相邻的；
(6)将(5)中所述两组线圈，A相第1组与B相第2组串联连接，B相第1组与A相第2组反向后串联连接，重组为新的A相和B相，如此构成一个双层两相子绕组；
(7)对(2)中所述线圈，每个线圈对应另取一个线圈，也分裂为nr2个线圈，这nr2个线圈节距取为yr2，其中，nr2和yr2必须满足式yr2＝2Z/(p1+p2)-nr2，仍然依次间隔αr＝360°/Z槽距角，放置在转子槽中并串联连接，如此构成另一个单层两相子绕组；
(8)所述双层子绕组和所述单层子绕组的相轴线间距lrαr个槽距角(0＜lr＜1)，其对应相绕组串联后联结成闭合回路。
CN202010191842.5A 2020-03-18 2020-03-18 一种交流无刷双馈电机及其绕线转子分布绕组的设计方法 Pending CN111371208A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010191842.5A CN111371208A (zh) 2020-03-18 2020-03-18 一种交流无刷双馈电机及其绕线转子分布绕组的设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010191842.5A CN111371208A (zh) 2020-03-18 2020-03-18 一种交流无刷双馈电机及其绕线转子分布绕组的设计方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111371208A true CN111371208A (zh) 2020-07-03

Family

ID=71211961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010191842.5A Pending CN111371208A (zh) 2020-03-18 2020-03-18 一种交流无刷双馈电机及其绕线转子分布绕组的设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111371208A (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108880051A (zh) * 2018-08-28 2018-11-23 金路达有限公司 一种交流无刷双馈电机及其绕线转子分布绕组的设计方法
CN109286258A (zh) * 2018-11-30 2019-01-29 武汉若可电气有限公司 一种交流无刷双馈电机绕线式转子绕组及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108880051A (zh) * 2018-08-28 2018-11-23 金路达有限公司 一种交流无刷双馈电机及其绕线转子分布绕组的设计方法
CN109286258A (zh) * 2018-11-30 2019-01-29 武汉若可电气有限公司 一种交流无刷双馈电机绕线式转子绕组及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101247085B1 (ko) 유도 모터 회로용 두 전도체 권선
EP2224578A1 (en) Stator winding scheme of a permanent magnet machine
RU109934U1 (ru) Машина асинхронная вращающаяся
CN102801266B (zh) 一种无刷双馈电机绕线转子绕组及制作方法
CN102412684B (zh) 一种绕线转子无刷双馈电机
CN109286258B (zh) 一种交流无刷双馈电机绕线式转子绕组的制备方法
JP3550847B2 (ja) 回転電機の電機子巻線パターン
CN105743257B (zh) 一种单层叠绕组磁通切换无刷电机
CN108880051A (zh) 一种交流无刷双馈电机及其绕线转子分布绕组的设计方法
JP5335927B2 (ja) 風力発電機および風力発電システム
RU2700179C1 (ru) Электрическая машина
CN111371208A (zh) 一种交流无刷双馈电机及其绕线转子分布绕组的设计方法
CN104917351B (zh) 一种无刷双馈发电机
CN110417157B (zh) 一种多相轴向磁通永磁同步电机
CN113054780A (zh) 三相双层叠绕组及电机
Ivanov et al. Electrical generators driven by renewable energy systems
KR20210149379A (ko) 이중계자를 가지는 3상 4극형 전초전도 동기기
CN201708604U (zh) 一种双馈风力发电机定子
CN206099573U (zh) 一种交流无刷双馈电机
Udosen et al. Non-Conventional, Non-Permanent Magnet Wind Generator Candidates. Wind 2022, 2, 429–450
CN116914968B (zh) 一种电动机线圈绕组结构、接下线方法及三相低速电动机
CN221748044U (zh) 一种大功率电机定子
CN106487139B (zh) 一种交流无刷双馈电机
CN210350872U (zh) 一种高效发电机定子结构
CN214707341U (zh) 三相双层叠绕组、电机定子总成及电机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200703

RJ01 Rejection of invention patent application after publication