CN2591843Y

CN2591843Y - 无刷双馈电机

Info

Publication number: CN2591843Y
Application number: CN 02283201
Authority: CN
Inventors: 彭晓; 石安乐; 杨向宇; 李永坚
Original assignee: Hunan Institute of Engineering
Current assignee: Hunan Institute of Engineering
Priority date: 2002-12-30
Filing date: 2002-12-30
Publication date: 2003-12-10
Anticipated expiration: 2012-12-30

Abstract

一种无刷双馈电机，它涉及一种无刷电机。它主要是解决该类电机的绕组设计等技术问题，提供了绕组的设计原则及设计方法。其技术方案要点是：它包括电机的定子和转子绕组，电机整体结构为单定子和单转子铁心结构，转子采用与定子绕组极数相同的双套转子绕组结构，定子绕组采用3Y/3Y接法的单套绕组或双套绕组，转子为双套绕组；此双套绕组的多极接法为3Y接法，少极为Y接法。它能保证多路并联的绕组无环流产生，同时绕组间无互感电势的产生，并同时具有同步电机和异步电机的特点，它通过电机转子的磁势谐波对定子不同极数的旋转磁场进行调制来实现电机的机电能量转换，通过改变控制绕组的连接方式及其外加电源的频率、幅值和相位可以实现电机的多种运行方式。

Description

无刷双馈电机

所属技术领域

本实用新型涉及一种无刷双馈电机。

背景技术

目前，无刷双馈电机通常采用的转子结构型式有四种，即笼型分布式、普通凸极式、带磁障的磁阻式和轴向叠片磁阻式。无论采用哪种转子结构，其作用均是通过特定的磁路结构，产生交直轴方向的磁阻差异，从而使功率绕组和控制绕组产生的不同极数的气隙场得以调制。当无刷双馈电机功率绕组和控制绕组的极对数分别为P_P和P_C时，为了实现电机转子的极数转换作用，转子的极对数通常设计为Pr＝Pp+Pc。无刷双馈电机的转子同时耦合着极数不同的功率绕组和控制绕组，常称为“级数转换器”，其作用的强弱直接影响着电机的性能。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种多路并联的绕组无环流、绕组间无互感电势、能准确控制电机转速的无刷双馈电机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：它包括电机的定子和转子绕组，电机整体结构为单定子和单转子铁心结构，转子采用与定子绕组极数相同的双套转子绕组结构，定子绕组采用3Y/3Y接法的单套绕组或双套绕组，转子为双套绕组；此双套绕组的多极接法为3Y接法，少极为Y接法。单套绕组按双极槽号相位图绕组，双套绕组按两个单极槽号相位图绕组。

绕组设计是无刷双馈电机设计的关键，绕组设计时应注重如下原则：

1)根据调速范围的需要，以及对电机性能的影响，合理的确定好绕组的极数。为了降低变频器的容量，定子功率绕组的极数应大于控制绕组的极数。

2)绕组方案要尽量做到为60°～120°相带，工艺简单，绕组引出线不要多于六根。

3)绕组应设计为三相对称绕组，并进行谐波分析，做到谐波含量要小。要保证相互绕组之间无互感电势产生，这点在绕组设计中最为重要。

4)当采用多路并联的绕组方案时，要分析并联各支路电势的相位关系，保证各支路电势相等避免环流的产生，如果环流确实难以避免，设计时也应将环流情况出现在少极绕组中。

根据以上绕组设计原则，本实用新型提出由双极槽号相位图设计单套绕组方案，由两个单极槽号相位图设计两套绕组方案，其设计方法及步骤如下：

单套绕组设计步骤：

1)画出无刷双馈电机所确定的两个极数的双极槽号相位图，并按绕组联接要求划分相带；

2)确定3Y/3Y联接的9段线圈组，即：Aa、Ab、Ac、Ba、Bb、Bc、Ca、Cb、Cc；

3)一般将多极绕组确定为60°相带，少极绕组被确定为60°～120°相带；

4)调整各线圈组中的线圈匝数比，使并联各支路的电势同相位同大小。

双套绕组设计步骤：

1)画出多极绕组的槽号相位图，并按60°相带确定各线图的相属；

2)画出少极绕组的槽号相位图，并按60°～120°相带确定各线图的相属；

3)把按步骤1)和2)确定的多极绕组和少极绕组的线圈槽号，分别排列在少极绕组和多极绕组的槽号相位图下；

4)确定多极绕组和少极绕组的接法，保证绕组内部无环流及互感电势产生。

本实用新的独特或关键之处在于：应用双极槽号相位图设计无刷双馈电机的单套绕组；两个单极槽号相位图设计无刷双馈的双套绕组；改转子笼形和磁阻型式为双套绕组结构，其极数分别与定子功率绕组和控制绕组极数相等；电机整体结构上采用单定子、单转子结构。

综上所述，本实用新型采用单定子、单转子的无刷双馈电动机结构；定子绕组可采用双极槽号相位图或单极槽号相位图，被设计成单套绕组或双套绕组的结构；转子绕组可采用单极槽号相位图被设计成双套绕组结构。设计的绕组能保证无刷双馈电机的性能要求，多路并联的绕组无环流产生，同时绕组间无互感电势的产生。单套绕组一般采有3Y/3Y的接线方式，而双套绕组的接线方式为：多极采用3Y接法，少极采用Y接法。因此，本实用新型同时具有同步电机和异步电机特点的交流电机，其结构和运行原理与传统的交流电机有较大的差别，无刷双馈电机的定子上具有极数不同的功率绕组和控制绕组，它通过电机转子的磁势谐波对定子不同极数的旋转磁场进行调制来实现电机的机电能量转换。本实用新型是通过改变控制绕组的连接方式及其外加电源的频率、幅值和相位可以实现无刷双馈电机的多种运行方式。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是72槽、6/8极、双极槽号相位图。

图2是72槽、6/8极、单套绕组3Y/3Y接线图。

图3是36槽多极绕组(6极)槽号相位图。

图4是36槽少极绕组(4极)槽号相位图。

图5是双套绕组少极绕组的Y接法示意图。

图6是双套绕组多极绕组3Y接法示意图。

具体实施方式

以72槽、6/8极；36槽、4/6极为例分别对单套绕组和双套绕组进行绕组设计，并结合绕组设计步骤和附图对本实用新型进一步说明。

依据单套绕组设计步骤如图1所示。线圈编号的下标表示线圈的匝数比(匝数为1：2，线圈数各占一半)，绕组为3Y/3Y接法，对应的接线图如图2所示。各线圈组在6极和8极下的感应电势相等，因此不会产生环流，同时单套绕组在6极和8极的绕组中不会产生互感电势，即绕组内部没有直接的电功率传递。当线圈跨距y＝10时能保证电机各槽的槽满率相等，8极绕组为120°相带，基波分布系数为0.735，6极绕组为60°相带，基波分布系数为0.9326。

依据双套绕组设计步骤如图3和图4所示，对应的绕组接线图如图5所示。多极绕组为60°相带3Y接法，少极绕组为120°相带Y接法，多极绕组为多路并联接法，但各支路电势相等，故无环流产生，同时经分析表明，两套绕组无互感电势产生。

无刷双馈电机定子铁心与普通交流电机基本相同，研制时可借用现有相应产品规格的定子冲片，以降低制造成本，而无刷双馈电机的定子绕组与传统交流电机有较大的不同。无刷双馈电机的定子绕组可以由1套也可以由彼此绝缘的2套绕组构成，但严格禁止功率绕组和控制绕组间有的直接电功率传递。由于1套绕组可以提高槽空间的利用率，增加导体截面积，减少铜耗，减小漏抗，因此无刷双馈电机有较高的效率和堵转力矩。但如绕组设计不当，会出现较多的谐波。

如果定子采用2套绕组结构，会降低材料的利用率及电机效率，但会给定子绕组设计带来较大的灵活性。当功率绕组和控制绕组同时供电时，定子绕组中将产生2个独立的不同极数的旋转磁场，为使2个电源互不干扰，功率绕组P_P极对旋转磁场在定子绕组中产生的感应电势，应在控制绕组P_C极对绕组的3个出线端(即控制端口)间无电势差，当控制端口通电时，不会引起工频电源的附加电流；同理要求P_C极对旋转磁场在定子绕组中的感应电势，也应在P_P极对绕组的出线端间无电势差，不引起变频电源的附加电流。这样设计的无刷双馈电机定子绕组，可达到2个电源彼此独立，且无电功率的直接传递，同时又能准确控制无刷双馈电机转速的目的。

Claims

1、一种无刷双馈电机，它包括电机的定子和转子绕组，其特征是：电机整体结构为单定子和单转子铁心结构，转子采用与定子绕组极数相同的双套转子绕组结构，定子绕组采用3Y/3Y接法的单套绕组或双套绕组，转子为双套绕组；此双套绕组的多极接法为3Y接法，少极为Y接法。

2、根据权利要求1所述的无刷双馈电机，其特征是：单套绕组按双极槽号相位图绕组，双套绕组按两个单极槽号相位图绕组。