调速电机变极绕组制造技术

本实用新型专利技术公开的双速电机变极绕组，是用线圈数相同而匝数分别为多、中、少匝线圈构成的３Ｙ／３Ｙ接绕组或是在３Ｙ／３Ｙ绕组上再加一层等匝或不等匝单层绕组构成的Ｙ＋３Ｙ／３Ｙ接绕组。该绕组不仅克服了当前含３Ｙ／３Ｙ接绕组的环流问题及不能用于远极比电机的弊病，且绕组利用率高，槽满率好，省铜又省铁。本实用新型专利技术用于多种远、近极比电机，特别适用于双速锥形转子电机。（*该技术在2000年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三相交流变极调速电机的定子绕组。交流变极调速电机广泛应用于风机、水泵的节能运行，同时也广泛应用于起重、冶金行业的变速、节能驱动。常用近极比的单绕组变极大多是△／2Y或Y／2Y接法，这些接法虽然绕组形式简单，但需要三只开关，其次，低速运行时谐波分量大，绕组利用率低。近年来，发展了一种优良的绕组接法，这就是3Y／3Y接法，如图1所示，它只需要两只开关，且分布系数较高，谐波分量较小，但它是常规的等匝双层绕组，至少在一种极下，每相三并联支路的基波电势不是同相位、等大小(以下简称不平衡)，因而存在环流。这种环流会使电机损耗增加，温升升高，严重时会烧毁电机。当前，抑制或消除环流的方法有以下几种第一种是在某一极数下丢掉部分槽数的线圈，形成4Y／3Y、3Y／3Y＋Y、Y＋3Y／3Y＋Y等联结的方法，如法国专利NO.71.06936、德国专利NO.2506573、英国专利NO.1587－315和英国专利NO.1502－593等等。该方法的主要缺点是部分槽的绕组只在一种极下被利用，因而显著降低了绕组利用率，同时也往往使磁势谐波分量增加。第二种方法是多层绕组法，槽内嵌放三层或四层绕组，见中国的《电工技术杂志》1983，NO.5。该方法主要缺点是槽内层数太多，绝缘占用较多空间，槽满率低，其次是需要四只三相单投开关。第三种方法是采用两种不等匝线圈构成双层绕组，参见中国专利申请公开说明书CN85103682A，该方法较成功地解决了一部分特定槽数和极比的环流问题，但它对槽数、节距的选择条件苛刻，使适用范围受到了限制。另外由于上述第二、第三种方法两种极下每相串联匝数一样，第一种方法串联匝数相差也不多，又不能任意调整，所以均很难直接应用于两种极下每相串联匝数相差很大的远极比恒力矩调速电机中，在远极比恒力矩调速中通常仍采用双绕组变极，而双绕组双速尽管只需两只开关，但其绕组利用率太低，散热条件差。针对上述情况，本专利技术的目的是提出一种既使环流得到抑制，而绕组利用率又高，槽满率也好，所需开关少，同时又对槽数、节距选择限制少，适用于远、近极比的变极绕组，以期电机设计灵活，性能改善，成本降低。本专利技术具体做法如下选择并联支路平衡或基本平衡的一极作变前极，另一极则为变后极，采用“槽号相位表法”作换相变极，得到3Y／3Y接法中的D1至D9九段绕组所串槽号，如图1所示，并观察它们在变后极下的分布情况，将发现每相三段并联绕组的基波感应电势不平衡，为此，选择所有线圈数中的三分之一个线圈为多匝线圈，记为K2匝，三分之一个线圈为少匝线圈，记为K匝，其余为中匝线圈，记为K1匝，其中K1＝(K2＋K)／2。将这些线圈数相同，而匝数分别为K2，K1，K的多、中、少匝线圈合理分配于各槽中，以使每相并联支路平衡或基本平衡，来抑制或消除环流，并选择适当节距、使槽满率尽量均匀，这样构成的3Y／3Y双层绕组，即为近极比变极绕组。对于远极比变极绕组，则是在上述九段线圈(简称共用绕组)构成的3Y／3Y双层或单层绕组上加一层Y接等匝或不等匝单层线圈(简称专用绕组)而成，为Y＋3Y／3Y接绕组，其3Y／3Y部分为两种极下所共用，Y接部分为多极下所专用。该Y接单层绕组置于槽口，并按多数极的60°相带分为三段接于线路中，如图2中D10至D12所示。当3Y／3Y为双层绕组时，则专用绕组为等匝绕组，当每段共用绕组中可以有相同只数的同匝数顺、反接线圈时，则可将共用绕组改作单层绕组，而将专用绕组改作相应的不等匝绕组，以保持槽满率均匀，该不等匝专用绕组由匝数分别为J2，J1，J的多、中、少匝线圈组成，其中J1＝(J2＋J)／2。本专利技术由于采用了三种线圈数同而匝数不同的线圈使3Y／3Y接法中每相三并联支路基波电势基本平衡，所以无论在近极比，还是远极比变极中，环流均得到了抑制。在近极比中，相对于已有技术中的第一种方法，它无需丢弃任何线圈，绕组得到充分利用；相对于第二种方法，它槽内层数少，并只需两只开关；相对于第三种方法，它适用面广，槽数、节距选择灵活。在远极比中，由于加了专用绕组，使每相串联匝数调整灵活，电机磁密比合理，性能更加优良，相对于现有远极比采用的双绕组变极，绕组利用率已大大提高，又由于专用绕组在槽口部分，共用绕组贴近槽底，还有利于电机散热。 附图说明图13Y／3Y联结时九段绕组的接法；图2Y＋3Y／3Y联结时十二段绕组的接法；图3实例4中共用绕组为双层、专用绕组为等匝单层绕组时线圈边在槽内的分布情况。应用本专利技术可得到一系列实用的抑制环流的远、近极比变极方案。本专利技术可用于槽数为36及其倍数、极比为2P1／2P2＝12／2n的电机中(n是与6互素的正整数)，也可将其视作单元电机，即，用于槽数、极数均扩大M倍的电机中(M为正整数)。以下结合具体实例对专利技术加以详细说明。为便于叙述，以下在同相位的情况下，将每相三并联支路基波电势的最小值与最大值之比值简称为平衡度ρ，例如，三电势比为0.98／1／1，则简称ρ＝0.98。另外还将多匝线圈与少匝线圈的匝数之比值记为H，即H＝K2／K。实例中的2P1和2P2分别代表变前极和变后极极数，Z为电机槽数。例1 Z＝36，2P1／2P2＝12／10该例按图1作3Y／3Y联结，九段绕组所串槽号为D11，－28″，31，－34″；D2－16″，19，－22″，25；D3－4″，7，－10″，13；D43′，－6′，9′，－12′；D527′，－30′，33′，－36′；D615′，－18′，21′，－24′；D7－14，17″，－20，23″；D8－2，5″，－8，11″；D9－26，29″，－32，35″。其中负槽号代表反接线圈，其余为顺接线圈；带两撇槽号代表多匝线圈，为K2匝，带一撇槽号代表中匝线圈，为K1匝，其余为少匝线圈，K匝；K1＝(K2＋K)／2。为了使每相三并联支路电势趋于平衡，取H＝sin25°／sin5°＝4.8490007，这时变前极完全平衡，变后极支路同相位，平衡度ρ＝0.9848078，基本平衡。取节距y＝3，则变前极绕组系数为1，变后极节距系数sin75°＝0.9659258，分布系数平均为0.8451194，槽满率均匀。该方案的变后极极对数可推广到任何与6互素的整数，参见例2。以上方案，包括其它推广得到的方案，其槽数可为36的倍数，参见例3。例2 Z＝36，2P1／2P2＝12／14该例按图1作3Y／3Y联结，九段绕组所串槽号为D11，－4″，7，－10″；D213，－16″，19，－22″；D325，－28″，31，－34″；D4－14′，17′，－20′，23′；D5－26′，29′，－32′，35′；D6－2′，5′，－8′，11′； D727″，－30，33″，－36；D83″，－6，9″，－12；D915″，－18，21″，－24。本例符号及效果说明与例1相同。例3 Z＝72，2P1／2P2＝12／10该方案如图1联结，其九段绕组的槽号如下D11，2″，－8，－55″，61，62″，－67″，－68；D2－31″，37，38″，－43″，－44，49，50″，－56；D3－7″，13，14″，－19″，－20，25，26″，－32；D45′，－11′，－12′，17′，18′，－23′，－24′，3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双速变极绕组，其特征在于该绕组是由线圈数相同，而匝数分别为Ｋ↓［２］，Ｋ↓［１］，Ｋ的多、中、少匝线圈构成的３Ｙ／３Ｙ接双层或单层绕组，其中Ｋ↓［１］＝（Ｋ↓［２］＋Ｋ）／２。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许玉敏，
申请(专利权)人：杭州电机总厂，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]