CN87202570U - 倍极比双速电机绕组 - Google Patents

Abstract

“倍极比双速电机绕组”是一种用于变极调速电机的绕组。该绕组内含有一套三角形绕组和二套星形绕组(多极星形绕组和少极星形绕组)，在两种转速下均由星、三角绕组串联而成。当三角形绕组与多极星形绕组串联时构成多极电机；当三角形绕组与少极星形绕组串联时构成少极电机。使用时，仅需两只电源开关就能实现两种极数下的转速切换。采用这种绕组，能有效地削弱谐波磁势分量，易使电机在两种极下均满足性能要求。

Description

本发明涉及变极调速交流电机的绕组。

传统的△／YY或Y／YY单绕组双速电机，虽然绕组形式简单，但在使用中除需要2只电源开关外，还需要一只短路开关。在低速运行时，其磁势谐波分量较大，出力，功率因数都较低。《中小型电机技术情报》1976，NO·6，公开了一种倍极比单绕组电机。其绕组是采用星三角并联接法的。这种绕组是把一单元电机线圈均分成九个线圈组，各线圈组按不同极数的要求分属于a_△、b_△、c_△、 a、 b、 c及a_Y、b_Y、c_Y九个相带，其中将a_△、b_△、c_△、 a、 b、 c六个相带的线圈组接成三角形绕组，a_Y、b_Y、c_Y三个相带的线圈组接成星形绕组，然后将三角形绕组与星形绕组并联连接，利用开关将三角形绕组和星形绕组构成2P₁（多极）／2P₂（少极）极下的三相

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接法。由于采用这种绕组，电机的槽数必须为9的倍数，为了消除两并联部分之间的基波环流，必须使两并联部分的电势平衡，则三角形部分的线圈基波有效匝数必须是星形部分的 $\sqrt{3}$ 倍，致使两种极数下选取最合理的磁密比受到了限制，造成设计不灵活，且这种绕组在两并联部分的线圈间仍常有谐波环流存在，从而使绕组的损耗和温升增加。由于这种绕组的星形部分和三角形部分中的电流分配并不确定，所以给磁势谐波分析带来困难，特别是在低速运行时，有较强的磁势谐波分量。因该绕组在两种极下共用一套星形绕组，使用时除需电源开关外，还需两只切换开关把星形绕组按不同转速要求分别改接到三角形绕组对应的三个顶点上，这对于诸如矿用，需要防爆设备的场合，则防爆开关的增加，必须使成本上升。

鉴于上述已有技术存在的问题，本发明的任务是提出一种只需要二只电源开关，且对电机槽数选择限制少，对星、三角两部分线圈的基波有效匝数比没有严格要求，在星、三角两部分间不存在谐波环流的单绕组倍极比变极绕组，以达到设计灵活，有利于削弱两种转速下的有害谐波磁势分量，提高电机运行性能，降低成本之目的。

本发明的技术解决方案是把一单元电机槽数Ze分成星形和三角形两部分，其星形部分的三相一般为三个相带a_Y、b_Y、c_Y、三角形部分的三相有正、负六个相带a_△、b_△、c_△、 a_△、 b_△、 c_△，三角形部分的每相带槽数与星形部分的每相带槽数可不相等，若令三角形部分每相带槽数为k₁，星形部分每相带槽数为k₁＋k₂则一单元电机槽数只要满足Ze＝3（3k₁＋k₂）式均可作为选择的槽数，其中k₁＝1，2，3……（正整数），k₂＝0，±1，±2，k₁＋k₂＞1。星形部分每一相带内均含有多极和少极二套线圈组，分别为aY₁，bY₁，cY₁和aY₂、bY₂、cY₂。把各相带线圈组，按不同的极数要求依次排列，多极数时排列次序为 a_△，cY₁a_△， b_△，bY₁，c_△， c_△，aY₁，b_△，少极数时排列次序为a_△，aY₂， a_△，b_△，bY₂， b_△，c_△，cY₂， b_△。把三角形相带的所有线圈组接成一个三相对称的三角形绕组，而星形相带内所含的多极线圈组和少极线圈组分别组成二套星形绕组，一套为多极星形绕组Y₁，一套为少极星形绕组Y₂，该二套星形绕组分别和三角形绕组串联连接，当在三角形绕组的三顶点与三相电源间串入多极星形绕组Y₁时，就构成了三相

接法的2P₁多极电机，而当三角形绕组的三中点与三相电源间串入少极星形绕组Y₂时，就构成了三相

接法的2P₂少极电机，且2P₁＝2（2P₂）。双速下分别接成

接法的三相绕组，共有六根引出线，利用二只三相电源开关就可实现双速电机的变速切换，当电机在2P₁极数的转速下运行时，仅需将所对应的三根引出线接电源而把另外三根引出线开路；当电机在2P₂极数的转速下运行时，则将2P₁极数下运行的三根引出线开路而把另三根引出线接通电源。

设计时，设计者根据两种转速下对电机运行性能的要求，可利用磁势谐波分析的计算机程序，从削弱有害的磁势谐波及提高基波绕组系数出发，来确定多极星形绕组与三角形绕组的匝数比以及少极星形绕组与三角形绕组的匝数比，并使两种转速下有合理的气隙磁密比：

$\frac{{\mathrm{2〔2C}}_{△}{k}_1+\sqrt{3}{\mathrm{c\; y}}_1{\mathrm{(\; k}}_1{\mathrm{+\; k}}_2{\mathrm{)\; 〕k\; d\; p}}_2{\mathrm{·\; a}}_1}{{\mathrm{〔\; 2\; c}}_{△}{k}_1+\sqrt{3}{\mathrm{c\; y}}_1{\mathrm{(\; k}}_1{\mathrm{+\; k}}_2{\mathrm{)\; 〕\; k\; dp}}_1{\mathrm{·\; a}}_2}$

式中：c_△——三角形绕组每线圈匝数；

cY₁——多极星形绕组每线圈匝数；

cY₂——少极星绕组每线圈匝数；

kdp₁，kdp₂——分别为多极数和少极数的基波绕组系数。

a₁——多极电机绕组支路数；

a₂——少极电机绕组支路数；

本发明所述的电机绕组，在两种转速下均采用将三角形与星形绕组相串联的接法，因而在星、三角两部分间不会有任何环流存在；由于这种接法的绕组，在三相对称情况下，其星形部分的电流必为三角形部分电流的 $\sqrt{3}$ 倍，这就给谐波分析提供了可靠的依据。谐波分析表明，两种转速下，对星形绕组匝数的要求是不同的，而这种绕组有多极和少极二套星形绕组，这样在两种转速下均有自己专用的星形绕组，易满足电机性能要求，并使两种极下的气隙磁密比值合理。且单元电机槽数Ze＝3（3k₁＋k₂），因为k₁，k₂的取值范围较宽，则对电机槽数的选择限制少，给设计带来很大方便。此外，这种绕组在使用时，只需要二只电源开关就能实现两种极数下不同转速的切换，相应地可降低成本。

以下结合附图对本发明的绕组作进一步描述。

图1是60槽，4极／8极双速电机的相带划分情况。

图2是图1电机8极时的绕组接法。

图3是图1电机4极时的绕组接法。

参照图1，60槽，4极／8极双速电机，其一单元电机槽数是30，前30个槽相属和后30个槽相属重复。把每单元电机槽数划分成星形和三角形两部分，现取k₁＝3，k₂＝1，则单元电机槽数按三角形部分每相带槽数为3，星形部分每相带槽数为4进行分配，其中星形部分的每相带内均含有8极和4极二套线圈组，分别用aY₁，bY₁，cY₁和aY₂，bY₂，cY₂表示，各相带线圈组，在两种极数下的排列次序如图1所示，8极时按 a_△，cY₁，a_△， c_△，bY₁，c_△， b_△，aY₁，b_△次序排列，4极时按a_△，aY₂， c_△，b_△，bY₂， a_△，c_△，cY₂， b_△次序排列。从图可见，随着电机极数变换，槽相属也跟随发生变化的，例如，分属三角形相带的第1，2，3和31，32，33槽，在8极运行时属 a_△相带，而在4极运行时属a_△相带。分属星形相带的第24，25，26，27和54，55，56，57槽，在8极运行时，仅有其中的多极线圈组在工作，属aY₁相带，当4极运行时，则多极线圈组不工作而只有少极线圈组工作，属CY₂相带，其他槽的相属变化情况，由图1可见。接线时，先把分属三角形相带的所有线圈组接成一个三相对称的三角形绕组，再在三角形绕组的三个顶点P₁，P₂，P₃上接入多极星形绕组aY₁，bY₁，cY₁时就构成了8极时的 接法的电机绕组，（如图2所示），D₁，D₂，D₃为接电源的出线端。当在三角形绕组的三个中点P₄，P₅，P₆接入少极星形绕组aY₂，bY₂，cY₂时，就构成了4极时的 接法的电机绕组，（如图3所示），D₄，D₅，D₆为接电源的出线端。在图2，图3中只标出了一单元电机的槽号。

设计时，利用磁势谐波分析的计算机程序，很易确定三角形绕组与多极星形绕组、少极星形绕组间的匝数比以及多极和少极线圈在星形相带槽内的合理分布方案。构成多极和少极二套星形绕组的线圈可均布于星形每相带槽内，也就是在每一相带所属的各槽内同时放置了多极和少极二套线圈，或者也可以不均布在星形每一相带槽内，例如在一相带所属的一部分槽中专放多极线圈，而在另一部分槽中专放少极线圈；又例如在一部分槽中同时放置了多极和少极二套线圈，而在另一部分槽中专放多极或少极的一套线圈。设计结果也可能出现在某些槽中需放入较多的线圈匝数，这时，可根据需要，如果要使电机绕组具有相同的电流密度和槽满率，也可以将定子铁心制成大小槽。

Claims (5)

1、倍极比双速电机绕组，包含三角形绕组和星形绕组，其特征在于星形绕组有两套，一套为多极星形绕组Y₁，另一套为少极星形绕组Y₂，该两套星形绕组分别与三角形绕组串联连接。

2、按权利要求1所述的电机绕组，其特征在于在三角形绕组的三顶点与三相电源间串入多极星形绕组Y₁，就构成三相

接法的2P₁多极电机，在三角形绕组的三中点与三相电源间串入少极星形绕组Y₂，就构成了三相

接法的2P₂少极电机。

3、按权利要求1所述的电机绕组，其特征在于令三角形每相带槽数为k₁，星形每相带槽数为k₁＋k₂时，则单元电机槽数Ze＝3（3k₁＋k₂），其中k₁＝1，2，3……（正整数），k₂＝0，±1，±2，k₁＋k₂＞1。

4、按权利要求1所述的电机绕组，其特征在于构成多极和少极星形绕组的线圈均布于星形每相带槽内或不均布在星形每相带槽内。

5、按权利要求1所述的电机绕组，其特征在于所说的两套星形绕组各有三根引出线，当2P₁极运行时，将其中三根引出线接电源，当2P₂极运行时，则将另外三根引出线接电源。

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