CN2588646Y - 绕线式无刷双馈电机 - Google Patents

Abstract

一种绕线式无刷双馈电机，包括机壳、定子、绕线式转子、电机轴，其中，定子铁芯上设置两套独立的线圈绕组，两套绕组可共用同一个定、转子铁芯或分别安装在同一外壳内独立的两套定、转子铁芯上。转子铁芯上设置与定子绕组的极对数相对应的功率线圈绕组和控制线圈绕组，该两套线圈绕组均为“星形”连接，且所述的两套线圈绕组之间反相序联接。本实用新型所述的转子上不需滑环和电刷，电机整体上为一个电机。该无刷双馈电机既保留了双馈电机的优异性能和较低成本，又没有级联机组的笨重和安装问题。本实用新型比现有技术占地面极小，设备构造简捷、优化，易于产业实施，其调速范围完全能够满足风机、泵类的工况要求，可使无刷双馈电机得到更广泛的应用。

Description

绕线式无刷双馈电机

技术领域

本实用新型属于电机领域，涉及一种无刷双馈电机，尤其是绕线式无刷双馈电机。

背景技术

袭用的双馈电机一般为单电机有刷结构，虽然在风机、泵类负载的调速场合应用，其性能价格比优异，但是由于电刷的存在使这类电机的应用受到很大限制。国外将两台绕线式异步电机机械上将电机轴端连在一起，从而取消了电刷组成无刷双馈电机。两台电机级联而成的无刷双馈电机虽然性能和投入成本令人满意，但占地面积较大、设备笨重、不便于安装。

市场需要一种可广泛应用于风机、泵类负载的工况条件，机体体积小、设备简捷的无刷双馈电机，业界更希望通过一种简单而又易于推广技术，能取消电刷和滑环，通过一台电机实现无刷双馈电机的功效，即能使制造成本降低，又能使机体小巧，使变频技术在更多的领域普遍应用。

中国专利02115588.7公开了一种交流无刷双馈电机，从文摘上可知，它利用3Y并联接法换相变极绕组的特点，使转子绕组导体得到重复利用，力求用一套绕组代替通常双馈电机的两套绕组，以减小电机体积，但具体的技术内容未见公开，在市场上尚未见应用。

发明内容

本实用新型所要解决的问题在于，克服袭用技术存在的上述缺陷，而提供一种不必在转子上设置滑环和电刷，以一台电机实现无刷双馈电机的功能的绕线式无刷双馈电机。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案来实现的，依据本实用新型提供的一种绕线型无刷双馈电机，包括机壳(1)、定子(2)、绕线式转子(7)、电机轴(8)，其中：

所述的定子(2)，该定子铁芯(21)上设置两套独立的线圈绕组，其中一套为功率绕组(22)，该绕组的三个接线端分别与电网三相电源(5)连接；另一套为控制绕组，该绕组的三个接线端分别与变频器(4)的三个输出端连接；

所述的转子(7)，该转子铁芯(71)上设置与前述定子绕组的极对数相对应的功率线圈绕组(72)和控制线圈绕组(73)，转子的功率线圈绕组(72)和控制线圈绕组(73)均为“星形”连接，且该两套线圈绕组之间反相序联接。

本实用新型解决的技术问题还可以采用以下技术措施来进一步实现：

前述的绕线式无刷双馈电机，其中，所述的转子控制绕组放置槽底，转子功率绕组放在槽口，该两绕组间加置绝缘层；

前述的绕线式无刷双馈电机，其中，所述的转子绕组形式为交叉链式或“同心式”结构；

前述的绕线式无刷双馈电机，其中，所述的转子控制绕组和功率绕组的绕组匝数和绕组截面相同；

前述的绕线式无刷双馈电机，其中，所述的转子控制绕组和功率绕组的材料为铜玻璃丝绝缘导线。

本实用新型解决其技术问题的可以另一技术方案实现，依据本实用新型提供的一种绕线式无刷双馈电机，包括机壳(1)、定子(2)、绕线式转子(7)、电机轴(8)，其中：

机壳(1)内设有两套独立的定子铁芯(21a、21b)，其中一套为定子功率绕组铁芯(21a)，另一套为定子控制绕组铁芯(21b)，该两套绕组铁芯之间留有间距；前述的定子功率绕组铁芯上设置功率绕组(22)，前述的定子控制绕组铁芯上设置控制绕组(23)；

所述的电机轴(8)上设置两套独立的转子线圈绕组铁芯(71a、71b)，其中一套为转子功率绕组铁芯(71a)，另一套为转子控制绕组铁芯(71b)，该两套绕组铁芯之间留有与前述的定子铁芯相对应的间距；

所述的转子(7)，该转子铁芯(71a、71b)上设置与前述定子绕组极对数相对应的功率线圈绕组(72)和控制线圈绕组(73)，该转子功率线圈绕组(72)和转子控制线圈绕组(73)均为“星形”连接，且该两套线圈绕组之间反相序联接。

本实用新型解决的技术问题的另一技术方案还可以采用以下技术措施来进一步实现：

前述的绕线式无刷双馈电机，其中，所述的转子控制绕组放置槽底，转子功率绕组放在槽口，该两绕组间加置绝缘层；

前述的绕线式无刷双馈电机，其中，所述的转子绕组形式可以是交叉链式也可以是“同心式”结构；

前述的绕线式无刷双馈电机，其中，所述的转子控制绕组和功率绕组的绕组匝数和绕组截面相同；

前述的绕线式无刷双馈电机，其中，所述的绕组控制绕组和功率绕组的材料为铜玻璃丝绝缘导线。

本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本实用新型在优异的结构配置下，至少有如下的优点：

一种绕线式无刷双馈电机，转子上不用滑环和电刷，电机整体上为一个电机。该无刷双馈电机既保留了双馈电机的优异性能和较低成本，又没有级联机组的笨重和安装问题。本实用新型比现有技术占地面极小，设备构造简捷、优化，易于产业实施，其调速范围完全能够满足风机、泵类的工况要求，可使无刷双馈电机得到更广泛的应用。本实用新型对比现有技术有显著的贡献和进步，确实是具有新颖性、创造性、实用型的好技术。

本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1是本实用新型中单套铁芯电机的整体结构示意图；

图2是本实用新型中双套铁芯电机的整体结构示意图；

图3是本实用新型转子绕组结构示意图；

图4是本实用新型系统接线示意图。

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

如图1、3、4所示，一种绕线式无刷双馈电机，包括机壳(1)、定子(2)、转子(7)、电机轴(8)，其中，

所述的定子(2)，该定子铁芯(21)上设置两套独立的线圈绕组，其中一套为功率绕组(22)，该绕组的三个接线端分别与电网三相电源(5)连接；另一套为控制绕组，该绕组的三个接线端分别与变频器(4)的三个输出端连接；

所述的转子(7)，该转子铁芯(71)上设置与前述定子线圈绕组各极对数相对应的功率绕组(72)和控制绕组(73)，转子的功率绕组(72)和控制绕组(73)均为“星形”连接，且该两套绕组之间反相序联接。控制绕组放置槽底，功率绕组放在槽口，两绕组间适当的绝缘即可；转子绕组材料为铜玻璃丝绝缘导线，两套绕组匝数、截面相同；绕组形式可以是交叉链式也可以是“同心式”结构。

如图2、3、4所示一种绕线式无刷双馈电机，包括机壳(1)、定子(2)、转子(7)、电机轴(8)，其中，

在机壳(1)内安装两套独立的定子铁芯(21a、21b)，其中一套为定子功率绕组铁芯(21a)，另一套为定子控制绕组铁芯(21b)，该两套绕组铁芯之间留有间距，用于线圈端部出线和通风散热；

前述的定子功率绕组铁芯上设置功率绕组(22)，前述的定子控制绕组铁芯上设置控制绕组(23)，

所述的电机轴(8)上设置两套独立的转子线圈绕组铁芯(71a、71b)，其中一套为转子功率绕组铁芯(71a)，另一套为转子控制绕组铁芯(71b)，该两套绕组铁芯之间留有与前述的定子铁芯相对应的间距；

所述的转子(7)，该转子铁芯(71a、71b)上设置与前述定子绕组极对数相对应的功率线圈绕组(72)和控制线圈绕组(73)，转子的功率线圈绕组(72)和控制线圈绕组(73)均为“星形”连接，且该两套线圈绕组之间反相序联接；控制绕组放置槽底，功率绕组放在槽口，两绕组间适当的绝缘即可；转子绕组材料为铜玻璃丝绝缘导线，两套绕组匝数、截面相同；绕组形式可以是交叉链式也可以是“同心式”结构。

本实用新型设有两套绕组，绕组间线圈匝数的关系是该电机的重要结构参数，每个绕组匝数和线径的多少，除工作电压因素外，还取决于两个绕组间的功率分配、电磁负荷分配及电机工作的速度范围，本实用新型定子两绕组匝数的设计原则如下：

电机设计工作速度范围N_W≤N_P0时，必须有E_2SP＞E_2SC；

电机设计工作速度范围N_W≥N_P0时，必须有E_2SC＞E_2SP。

其中：N_W--无刷双馈电机转子工作转速；

      N_P0--无刷双馈电机功率绕组同步转速；

      E_2SP--无刷双馈电机转子功率绕组电势；

      E_2SC--无刷双馈电机转子控制绕组电势。

本实用新型的工作原理是：当功率绕组和控制绕组按一定程序接通电源之后，两套绕组产生的旋转磁场分别作用于与其极对数相同的转子绕组，两个转子线圈绕组因而产生电势。控制绕组与功率绕组转子电势矢量和的大小决定了电机转速的高低；合成电势与转子电流间的相位决定了电机的功率因数。定子两套绕组的旋转磁场通过分别耦合转子的磁场，从而使定子两个磁场间接相互作用。调节控制绕组的馈电频率(Fc)便可实现电机速度的变化；调节控制绕组外施电压的幅值，便可调节电机的功率因数。

本实用新型的电机速度遵循以下关系： $N=\frac{\mathrm{Fp}\±\mathrm{Fc}}{\mathrm{Pp}+\mathrm{Pc}}\×60$ Fp、Fc：定子功率绕组、控制绕组频率N     ：无刷双馈电机转速Pp、Pc：功率绕组、控制绕组极对数

式中定子两套绕组磁场的旋转方向相同取+号，旋转方向相反取-号。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，根据不同的应用场合，前述的两套绕组的供电程序和接线方式以及变频器的控制方式，可以有所变化，它依然属于本实用新型的技术方案。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种绕线式无刷双馈电机，包括机壳(1)、定子(2)、绕线式转子(7)、电机轴(8)，其特征在于：

所述的定子(2)，该定子铁芯(21)上设置两套独立的线圈绕组，其中一套为功率绕组(22)，该绕组的三个接线端分别与电网三相电源(5)连接；另一套为控制绕组，该绕组的三个接线端分别与变频器(4)的三个输出端连接；

所述的转子(7)，该转子铁芯(71)上设置与前述定子绕组的极对数相对应的功率线圈绕组(72)和控制线圈绕组(73)，转子的功率线圈绕组(72)和控制线圈绕组(73)均为“星形”连接，且该两套线圈绕组之间反相序联接。

2.如权利要求1所述的绕线式无刷双馈电机，其特征在于：所述的转子功率绕组靠近槽底放置，转子控制绕组放在上面；该两绕组间设置绝缘层。

3.如权利要求1或2所述的绕线式无刷双馈电机，其特征在于：所述的转子绕组形式为交叉链式或“同心式”结构。

4.如权利要求1-3所述的绕线式无刷双馈电机，其特征在于：所述的转子控制绕组和功率绕组的绕组匝数和绕组截面均相同。

5.如权利要求1-4之一所述的绕线式无刷双馈电机，其特征在于：所述的转子控制绕组和功率绕组的材料均为铜玻璃丝绝缘导线。

6.一种绕线式无刷双馈电机，包括机壳(1)、定子(2)、绕线式转子(7)、电机轴(8)，其特征在于：机壳(1)内设有两套独立的定子铁芯(21a、21b)，其中一套为定子功率绕组铁芯(21a)，另一套为定子控制绕组铁芯(21b)，该两套绕组铁芯之间留有间距；前述的定子功率绕组铁芯上设置功率绕组(22)，前述的定子控制绕组铁芯上设置控制绕组(23)；

所述的电机轴(8)上设置两套独立的转子线圈绕组铁芯(71a、71b)，其中一套为转子功率绕组铁芯(71a)，另一套为转子控制绕组铁芯(71b)，该两套绕组铁芯之间留有与前述的定子铁芯相对应的间距；

所述的转子(7)，该转子铁芯(71a、71b)上设置与前述定子绕组极对数相对应的功率线圈绕组(72)和控制线圈绕组(73)，该转子功率线圈绕组(72)和转子控制线圈绕组(73)均为“星形”连接，且该两套线圈绕组之间反相序联接。

7.如权利要求6所述的绕线式无刷双馈电机，其特征在于：前述的转子控制绕组放置于槽底，转子功率绕组放在槽口，该两绕组间加置绝缘层。

8.如权利要求6或7之一所述的绕线式无刷双馈电机，其特征在于：所述的转子绕组形式是交叉链式或“同心式”结构。

9.如权利要求6-8之一所述的绕线式无刷双馈电机，其特征在于：前述的转子控制绕组和功率绕组的绕组匝数和绕组截面均相同。

10.如权利要求6-9之一所述的绕线式无刷双馈电机，其特征在于：所述的转子控制绕组和功率绕组的材料均为铜玻璃丝绝缘导线。

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