CN201194347Y - 无刷双馈电机定子绕组 - Google Patents
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Abstract
一种无刷双馈电机定子绕组，由功率绕组和控制绕组组成，主要提供一种无刷双馈电机定子分布式绕组的布置方案，包括电机定子中功率绕组和控制绕组的分布和连接形式，将功率绕组和控制绕组的每个极相组平均分成两个独立线圈组，分别采用“D”连接和“Y”连接，对于功率绕组，将三相“D”连接绕组和三相“Y”连接绕组对应相串联后引出三相抽头；而对于控制绕组，则将三相“D”连接绕组和三相“Y”连接绕组并联，引出三相抽头。其效果是：用“D”连接和“Y”连接混合绕组的新型连接方式，最大限度地减小了电路中的高次谐波和谐波转矩，降低了电机附加损耗，提高了电机效率，改善了电机性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电机定子绕组，特别是一种无刷双馈电机的定子绕组。
背景技术
当前，无刷双馈电机是具有调速优势的新型电机，特别是具有无刷，坚固可靠，采用变频调速时容量低的优点，而在无刷双馈电机的研究中以对电机本体结构研究最为关键。无刷双馈电机的定子有两套绕组，分别称为功率绕组和控制绕组，每套绕组一般都采用单层结构形式来布置，且两套绕组的极对数不同，极距不同，采用绕组短距方式来减小高次谐波，效果不理想，电机附加损耗大，电机效率低。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种无刷双馈电机的定子绕组，它采用“D—Y”混合连接的新型方式，使得高次谐波含量少、谐波转矩小、电机附加损耗小、电机效率高，并且操作简单，可靠性高，控制精度高。
为达到上述目的，本实用新型的无刷双馈电机定子绕组由功率绕组和控制绕组组成，其中功率绕组由一个“D”形连接的三相支路和一个“Y”形连接的三相支路串联组成，功率绕组不能调节转速；控制绕组由一个“D”形连接的三相支路和一个“Y”形连接的三相支路并联组成，它可以调节电机的转速。“D”连接每相绕组总匝数是“Y”连接每相绕组总匝数的
倍，“D”连接绕组截面积是“Y”连接绕组截面积的
本实用新型的有益效果：用“D”连接和“Y”连接混合绕组的新型连接方式，最大限度地减小了电路中的高次谐波和谐波转矩，降低了电机附加损耗，提高了电机效率，改善了电机性能。
附图说明
图1(a)(b)是本实用新型的功率绕组和控制绕组连接图；
图2是本实用新型的功率绕组展开图；
图3是本实用新型的控制绕组展开图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的一个实例作进一步说明：
假设功率绕组极对数PP＝4、控制绕组极对数PC＝1、定子槽数Z1＝48、功率绕组每极每相槽数qP＝2、控制绕组每极每相槽数qC＝8、功率绕组节距yP1＝6、控制绕组节距yC1＝24的无刷双馈电机为例，结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
图2为功率绕组分布展开图，其中：UP相中的UPD支路由4个极相组构成，每个极相组由1个线圈组成，将第一极相组线圈的上边放入1号槽，下边放入7号槽，用(1—7)表示，第二、第三、第四极相组线圈在槽中位置分别为：(13—19)、(25—31)、(37—43)，将槽7中线圈边与槽13中线圈边串联(即7连13)，其余边也对应串联：19连25、31连37，最后从槽1线圈引出UPD支路首端UPD1，从槽43线圈引出UPD支路尾端UPD2。
VP相中的VPD支路的4个线圈在槽中位置为：(5—11)、(17—23)、(29—35)、(41—47)，串联关系为：11连17、23连29、35连41，从槽5引出VPD首端VPD1，从槽47引出尾端VPD2。
WP相中的WPD支路的4个线圈在槽中位置为：(9—15)、(21—27)、(33—39)、(45—3)，串联关系为：15连21、27连33、39连45，从槽5引出WPD首端WPD1，从槽47引出尾端WPD2。
UP相中的UPY支路的4个线圈在槽中位置为：(2—8)、(14—20)、(26—32)、(38—44)，串联关系为：8连14、20连26、32连38，从槽2引出UPY首端UPY1，从槽44引出尾端UPY2。
VP相中的VPY支路的4个线圈在槽中位置为：(6—12)、(18—24)、(30—36)、(42—48)，串联关系为：12连18、24连30、36连42，从槽6引出VPY首端VPY1，从槽48引出尾端VPY2。
WP相中的WPY支路的4个线圈在槽中位置为：(10—16)、(22—28)、(34—40)、(46—4)，串联关系为：16连22、28连34、40连46，从槽10引出WPY首端WPY1，从槽4引出尾端WPY2。
图3为控制绕组分布展开图，其中：UC相中的UCD支路由1个极相组构成，每个极相组由4个串联线圈组成，将4个线圈的上边分别放入1、2、3、4号槽，下边放入25、26、27、28号槽，用(1、2、3、4—25、26、27、28)表示，最后从槽1线圈引出UCD支路首端UCD1，从槽28线圈引出UCD支路尾端UCD2。
VC相中VCD支路的4个串联线圈在槽中位置为：(17、18、19、20—41、42、43、44)，最后从槽17线圈引出VCD支路首端VCD1，从槽44线圈引出VCD支路尾端VCD2。
WC相中WCD支路的4个串联线圈在槽中位置为：(33、34、35、36—9、10、11、12)，最后从槽33线圈引出WCD支路首端WCD1，从槽12线圈引出WCD支路尾端WCD2。
UC相中UCY支路的4个串联线圈在槽中位置为：(5、6、7、8—29、30、31、32)，最后从槽5线圈引出UCY支路首端UCY1，从槽32线圈引出UCY支路尾端UCY2。
VC相中VCY支路的4个串联线圈在槽中位置为：(21、22、23、24—45、46、47、48)，最后从槽21线圈引出VCY支路首端VCY1，从槽48线圈引出VCY支路尾端VCY2。
WC相中WCY支路的4个串联线圈在槽中位置为：(37、38、39、40—13、14、15、16)，最后从槽37线圈引出WCY支路首端WCY1，从槽16线圈引出WCY支路尾端WCY2。
图1(a)为无刷双馈电机定子功率绕组连接图，将PD相支路中的首尾连接成“D”形：UPD2连VPD1、VPD2连WPD1、WPD2连UPD1，再与PY相支路绕组的串联，即UPD1连接UPY2、VPD1连接VPY2、WPD1连接WPY2。PY相支路的三个首端(UPY1、VPY1、WPY1)就是三相功率绕组总的首端：UP、VP、WP。
图1(b)为无刷双馈电机定子控制绕组连接图，将CD相支路中的首尾连接成“D”形：UCD2连VCD1、VCD2连WCD1、WCD2连UCD1，将CY相支路绕组的尾端(UCY2、VCY2、WCY2)连接在一起成“Y”形，再将CD相支路和CY相支路的首端并联：UCD1连接UCY1、VCD1连接VCY1、WCD1连接WCY1。CY相支路的三个首端(UCY1、VCY1、WCY1)就是三相控制绕组总的首端：UC、VC、WC。
三相控制绕组按照单层整距方式放置于定子槽的下层中，每相绕组由PC个极相组构成，每个极相组由qC个线圈组成，将极相组中qC个线圈平均分成两部分独立线圈组，一个是CD线圈组，一个是CY线圈组，它们分别串联后就构成了每相绕组的两个独立支路，即CD相支路和CY相支路，将三个CD相支路进行“D”形连接，三个CY相支路进行“Y”形连接。这些线圈组边在定子槽中一对磁极下顺磁场转向排列的顺序为：UCD1、UCY1、WCD2、WCY2、VCD1、VCY1、UCD2、UCY2、WCD1、WCY1、VCD2、VCY2，每个边在空间位置依次落后30°电角度。从三相“D”接绕组引出三个首端：UCD1、VCD1、WCD1，从三相“Y”接绕组引出三个首端：UCY1、VCY1、WCY1。然后将三个CD相和三个CY相的首端对应并联，即UCD1连接UCY1、VCD1连接VCY1、WCD1连接WCY1。三个CY相的首端：UCY1、VCY1、WCY1就是三相控制绕组总的首端：UC、VC、WC。
无刷双馈电机定子绕组由功率绕组和控制绕组组成，其中功率绕组由一个“D”形连接的三相支路La1、Lb1、Lc1和一个“Y”形连接的三相支路La2、Lb2、Lc2串联组成，功率绕组不能调节转速；控制绕组由一个“D”形连接的三相支路LA1、LB1、LC1和一个“Y”形连接的三相支路LA2、LB2、LC2并联组成，它可以调节电机的转速。“D”连接每相绕组总匝数是“Y”连接每相绕组总匝数的
倍，“D”连接绕组截面积是“Y”连接绕组截面积的
无刷双馈电机定子的功率绕组极对数为PP，控制绕组极对数为PC，其中PP>PC，PP是PC的偶数倍。
由于“D”连接每相绕组电流比“Y”连接每相绕组电流超前30°，同时“D”连接绕组空间轴线比“Y”连接绕组空间轴线超前30°电角度，因此，“D”连接绕组产生的基波磁势与“Y”连接绕组产生的基波磁势在空间同相位，它们合成的基波磁势最大，有利于提高电机的电磁转矩。
对于5次谐波而言，“D”连接绕组空间轴线比“Y”连接绕组空间轴线超前5×30°＝150°电角度，“D”连接每相绕组电流比“Y”连接每相绕组电流超前30°，5次谐波是反转磁势，因此，“D”连接绕组产生的5次谐波磁势与“Y”连接绕组产生的5次谐波磁势在空间反相位，它们合成的磁势最小，甚至可以接近为0。同理7次谐波合成磁势也最小，也可以接近为0。三相功率绕组(UP、VP、WP)按照单层整距方式放置于定子槽的上层中。每相绕组由PP个极相组构成，每个极相组由qP个线圈组成，将极相组中qP个线圈平均分成两部分独立线圈组，一个是PD线圈组，一个是PY线圈组，它们分别串联后就构成了每相绕组的两个独立支路，即PD相支路和PY相支路，将三个PD相支路进行“三角形(即D形)”连接，三个PY相支路进行“星形(即Y形)”连接。这些线圈组边在定子槽中一对磁极下顺磁场转向排列的顺序为：UPD1、UPY1、WPD2、WPY2、VPD1、VPY1、UPD2、UPY2、WPD1、WPY1、VPD2、VPY2，每个边在空间位置依次落后30°电角度。从三相“D”接绕组引出三个首端：UPD1、VPD1、WPD1，将它们与三相“Y”接绕组的三个尾端：UPY2、VPY2、WPY2对应串联，即UPD1连接UPY2、VPD1连接VPY2、WPD1连接WPY2。“Y”接绕组的三个首端(UPY1、VPY1、WPY1)就是三相功率绕组总的首端：UP、VP、WP。
Claims (2)
1.一种无刷双馈电机定子绕组，该定子绕组包括功率绕组和控制绕组，其特征在于：其中功率绕组由一个“D”形连接的三相支路和一个“Y”形连接的三相支路串联组成，控制绕组由一个“D”形连接的三相支路和一个“Y”形连接的三相支路并联组成。
2.根据权利要求1所述的无刷双馈电机的定子绕组，其特征在于：“D”连接每相绕组总匝数是“Y”连接每相绕组总匝数的
倍，“D”连接绕组截面积是“Y”连接绕组截面积的
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