CN2553559Y - 定子同位式集成电动/发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种具有特殊定子绕组结构的电机，其结构是在由线圈元件所组成的定子绕组中，每个元件由至少2个以上的具有独立接线端的子元件构成，各元件中的子元件数相等，每个元件中的子元件均位于相同的定子线槽。取各元件中的一个子元件集合形成一个子元件组，所有子元件组中的子元件均按照元件的连接方式相互连接，并各引出一组独立的接线端子。本实用新型将一台电机分解成为由一组逻辑电机组成的集成式电机，可以在电机绕组局部毁损时做到代偿式运行，实现了电机的带故障稳定运行，从而提高了电机运行的可靠性与安全性。

Description

定子同位式集成电动/发电机

本实用新型涉及一种特殊结构的电机，具体地说是一种定子同位式集成电动/发电机。

普通电机一般是由定子和转子组成，定子包括有定子铁芯、定子绕组和机座，定子绕组是由绝缘导线在定子铁芯内绕制成的许多线圈元件所组成，定子铁芯与机座相接。每个线圈一般是由单股绝缘导线绕制若干匝，组成一个整体，称为元件。有时为了满足加工工艺的要求，也使用多股导线并绕技术制作，然后将多股并绕导线的所有始端连接在一起，所有末端也都连接在一起，最终达到与单股线绕制相同的作用和效果。这种电机定子的制作模式已经非常成熟并相对固定化了，但是存在的不足之处就是，如果元件的某处绝缘破裂，就有可能发生烧毁定子绕组的事故；而如果元件某处发生断裂，即可影响整个一相的定子绕组，造成电机运行的不平衡或者缺相运行，由此带来严重的安全问题。

本实用新型的目的就是提供一种全新定子绕组联接方式的定子同位式集成电动/发电机，以克服现有电机定子绕组接线方式中存在的不足，提高电机运行的可靠性和安全性。

本实用新型是这样实现的：定子同位式集成电动/发电机，由定子和转子组成，定子包括有定子铁芯、定子绕组和机座，定子绕组是由绝缘导线在定子铁芯内绕制成的线圈元件所组成，定子铁芯与机座相接。定子绕组中的每个元件由至少2个以上的具有独立接线端的子元件构成，各元件中的子元件数相等，每个元件中的子元件均位于相同的定子线槽。取各元件中的一个子元件集合形成一个子元件组，则子元件组数就与元件中的子元件数相同。所有子元件组中的子元件均按照元件的连接方式相互连接，并各引出一组独立的接线端子。

本实用新型可采用多线并绕技术进行电机定子绕组中每一个元件的绕制。然而，在同一个元件内，各条导线的端部将不再直接并连，而是分别独立抽头，因而在一个元件中就形成了多个分立的“子元件”(设为N，且N≥2)。每个子元件均是多线并绕所产生的元件中的一部分，且每个元件中的子元件占用相同的定子线槽，即在电机定子的物理空间内并置。若此时所有导线截面也相同，则同一元件中的各个子元件自然就具有完全相同的物理和电气结构与性能，但在电气结构上相互独立。

一个元件中的每一个子元件只与其他元件中相对应的子元件进行连接，即只有同一子元件组的子元件相互连接，其连接规律与普通电机中对应位置的各个元件的连接规律完全相同。这样就相当于将普通电机中的一套完整的定子绕组分解成为在物理位置上完全重叠的N套定子绕组，亦可称为在机座中的N个同位的定子单元。这样，每一个定子单元均具有与相应普通电机的定子相同的、完整的逻辑功能，成为N个“逻辑定子”。这N个定子单元共用同一转子，因此，每个逻辑定子均与转子形成一个虚拟的“逻辑电机”。每个逻辑电机均具有一组相应独立的、且与普通电机对应的接线端子。N个独立的逻辑电机构成了一台物理意义上的“集成电机”。本实用新型的核心正在于此。

在本实用新型的集成电机模式下，对每一台大功率电机的控制可以转换成为对N个相对较小功率的逻辑电机的并行控制，进而使得难度较大的大功率控制转换为难度相对较小的小功率、多单元控制。这样，当某一逻辑电机或某一控制单元发生局部故障或受到外力损伤时，只会影响单个逻辑电机，对于集成电机而言只是局部问题。此时只要能够及时将其切换出去，集成电机就可以继续稳定运行，而不会导致系统瘫痪，并可避免电机缺相运行的情况发生。此时还可以通过改变其他逻辑电机的运行参数，做到电机的“代偿式”运行，直至维修。由此实现了电机稳定的“带故障运行”，并使其具有了“抗毁伤”能力。这是普通电机所无法比拟的优点，由此可有效地提高电机运行的可靠性与安全性。

下面结合附图对本实用新型做进一步详述。

图1是本实用新型中各子元件组呈“Y”形连接的电机定子绕组图。

图2是本实用新型中各子元件组呈“△”形连接的电机定子绕组图。

如附图所示，本定子同位式集成电机，其机械结构与现有已知技术制造的电机结构相同，即由定子和转子组成，定子包括有定子铁芯、定子绕组和机座，定子绕组是由绝缘导线在定子铁芯内绕制成的线圈元件所组成，定子铁芯与机座相接。定子绕组中的每个元件均是由N个(N≥2)具有独立接线端的子元件构成，设其标号为1～N。全部元件中所有相同标号的子元件划分为一组，则共有N个子元件组。每个子元件组按照现有普通电机定子绕组中元件之间的常规连接方式进行连接，然后引出一组(3对)独立的接线端子。将每个子元件组的接线端子均按照“Y”形(如图1所示)或者均按照“△”形(如图2所示)的连接方式进行连接，即可分别构成一台定子绕组成“Y”形或者成“△”形连接的定子同位式集成电机。

本定子同位式集成电机与普通电机的机械结构完全相同，因此制造时在普通电机的机座上按新的方式下线即可。每个元件中的子元件导线截面(线径)可以相同。又因所有子元件的结构相同，其工作电压亦相等，所以，每个逻辑电机的功率也是相同的。

本实用新型也可以有导线截面不同的情景，即每个元件中的子元件导线截面(线径)有差别。但是应该保证每个子元件集合组的导线截面(线径)是完全相同的。这样，各个逻辑电机的功率就会因相应子元件组的导线截面(线径)的不同而有所不同。

采用上述不同的结构设计，就是为了进行功率分解，使之形成数个能够满足控制单元要求的逻辑电机，进而满足集成电机不同的设计需要。

在上述的各种集成电机中，每个子元件集合组的接线端子连接至一个控制单元。所有控制单元可以是功率参数完全相同的小功率控制器，以控制相应的功率参数完全相同的逻辑电机(子元件导线线径相同)；也可以是功率参数并不相同的小功率控制器，以控制相应的功率参数并不相同的逻辑电机(子元件导线线径不同)。从而有望在保证标准化、规范化的前提下，提高设计、制造的灵活性并降低生产成本。

如果将所有子元件集合组的接线端子电气并联，共接一个与整个集成电机总功率相匹配的控制器，则本集成电机就完全等同于一台利用现有已知技术制造的普通电机。如果N个逻辑电机与相应的N个控制单元分别连接并能够以高度并行的方式工作，则集成电机的最终输出就等效于一台相应的普通电机。因其总的元件结构不变，总的用铜量不变，只要控制协调得当，则总的最大输出功率不变。同时还可通过进行不同逻辑电机磁场矢量之间的角度微调，而使电机特性获得改善，即输出特性更加平稳，扭矩波动减小，电机及其控制系统的安全性和可靠性可以得到保障。

本定子同位式集成电机，既可制成为电动机，也可制成为发电机；既可制成为交流异步电机、交流同步电机，也可应用到直流电机领域。总之，在改善电机特性的同时，可有效地提高电机运行的可靠性和安全性，因而是电机制造领域里的一项重大变革。

Claims (6)

1、一种定子同位式集成电动/发电机，由定子和转子组成，定子包括有定子铁芯、定子绕组和机座，定子绕组是由绝缘导线在定子铁芯内绕制成的线圈元件所组成，定子铁芯与机座相接，其特征在于定子绕组中的每个元件由至少2个以上的具有独立接线端的子元件构成，各元件中的子元件数相等，每个元件中的子元件均位于相同的定子线槽，取各元件中的一个子元件集合形成一个子元件组，所有子元件组中的子元件均按照元件的连接方式相互连接，并各引出一组独立的接线端子。

2、根据权利要求1所述的定子同位式集成电动/发电机，其特征在于每个元件中的子元件导线截面相同。

3、根据权利要求1所述的定子同位式集成电动/发电机，其特征在于每个元件中的子元件导线截面有差别，而每个子元件集合组的导线截面相同。

4、根据权利要求1、2或3所述的定子同位式集成电动/发电机，其特征在于每个子元件集合组的接线端子连接一个控制器。

5、根据权利要求1、2或3所述的定子同位式集成电动/发电机，其特征在于所有子元件集合组的接线端子电气并联，共接一个控制器。

6、根据权利要求1、2或3所述的定子同位式集成电动/发电机，其特征在于电动/发电机为交流异步电机、交流同步电机或是直流电机。

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