异步电机的供电方法技术

本发明专利技术提出了一种异步电机的供电方法，使多相异步电机内部产生方波磁场。电机的相数大于或等于３，对每相绕组所加的电压为准方波电压，所产生的磁场分布为具有马鞍形或馒头形的准方波磁场。这样的电机比传统技术可以增加出力、节约原材料和提高效率。本发明专利技术利用电机与电力电子供电系统相结合，可以变频变压，实现变频调速，有利于节能、降噪。

【技术实现步骤摘要】
异步电机的供电方法
本专利技术属于异步电机，涉及电力电子与电力传动技术。
技术介绍
目前异步电机基本上为三相或单相电机，它们内部的气隙磁场为正弦波或准正弦波分布。这种设计是基于现有的常规供电电源均为三相正弦波这一现状。为实现调速，需要采用变频、变压供电。为实现这一目的，目前比较流行的方案是采用电力电子变压变频调速装置，而电机本身或应用方式并没有改变。为将电网工频变换为频率可以调节的电源，常规方法是先将交流整流为直流，然后通过直流/交流逆变的办法产生所需要频率的正弦交流。逆变通常采用高频开关变流的方法，即脉冲宽度调制(PWM)和特定频率消谐(SHE)等方法。这些方法会导致电机周围有较高的电磁干扰(EMI)，并使器件开关频率较高而增加开关损耗。这种EMI不仅增加开关器件的电应力、干扰周围的电子设备，若开关频率在音频范围内还将产生刺激人耳的音频噪音。为简单起见，下文中对电磁干扰与音频噪音统称为噪音。
技术实现思路
本专利技术目的是要提供一种适合于方波气隙磁场工作的异步电机，使其效能更高，电源开关噪音大为降低。这种异步电机供电方法的技术方案，其实质性内容是：电机采用m相供电，m≥3，每相绕组所加电压为准方波电压。每极相数是整数或分数，而总的相数m为整数。-->准方波电压是指除电压改变极性的过渡段形状外，其余时段保持平顶的电压，方波状的平顶部分宽度≥2/3个周期。本专利技术具有突出的实质性特点和显著的进步：由于电机采用方波电压输入使异步电机采用方波气隙磁场工作，电机的理论出力要增加到倍。目前由电力电子手段用直流/低频逆变的办法产生一个方波电压要远比产生正弦波电压简单，并能以更高的效率工作，这种方波分布的气隙磁场，使异步电机比在正弦波分布磁场时具有更大的转矩和功率。并使电源的开关噪音大为降低。本专利技术利用电机与电力电子供电系统相结合，可以变频变压，实现变频调速，有利于节能、降噪。附图说明图1为短距的方波电压示意图；图2为短距的方波电压所产生的准方波磁场示意图；图3为阶梯形准方波电压示意图；图4为阶梯形准方波电压所产生的准方波磁场示意图；图5为近似梯形波电压示意图；图6为近似梯形波电压所产生的准方波磁场示意图；图7为24个槽2极异步电动机的六相绕组接线示意图；图8为异步电动机的准方波化的六相供电电源接线示意图。具体实施方式本专利技术技术方案考虑由于相数越多越使磁场接近于方波。现有三相异步电机每极有三个相带，每相带有2个或多于2个槽。本专利技术的异步电机每极采用m个相带(m≥3，m可以不必是3的倍数)，每相带只有1个或少数几个槽，使电机变成m相(m≥3)电机；-->现有技术加于电机的电压一般为正弦波电压，本专利技术改为m相(m≥3)准方波电压。准方波电压主要指下列三种电压波型，参照附图加以说明：(1)是短距的方波电压，如附图1所示。其中纵坐标u1代表施加于电机的某一相电压瞬时值，对其它各相也施加类似波型的电压，只是各相的电压依次相差π/m相位。附图1中的横坐标t代表时间，一周期为T秒。所谓短距方波就是指方波的平顶宽度不到半个周期，而是等于(kT/2)秒，k＜1。当电机的相数很多(即上述m很大)而且施加了这种电压后将产生附图2所示的气隙磁场，其中Bz为气隙磁密，θ为圆周电角度，以一对极为2π；(2)是阶梯波电压，如附图3所示(例子中是5个阶梯)，对电机各相所施加电压均为类似于图3的波形，只是各相的电压依次相差π/m相位。这时的气隙磁场分布如图4所示；(3)是近似梯形波电压如附图5所示，对电机各相所施加电压均为类似于图5的波形，只是各相的电压依次相差π/m相位。这时的气隙磁场分布将如图6所示。上述第二种的准方波电压的特征可以更加普遍地描述为：一种阶梯状电压波，平顶的高度为阶梯波最高处，阶梯的斜边可以是线性的，也可以是单调升降的曲线段；作为特例，当阶梯数为2、且斜边线性变化时阶梯状电压呈梯形波电压，就是上述第三种情况；当阶梯数为3、且中间段为零电压时就是上述第一种情况。阶梯数的增加有利于降低电平突变降低电磁噪音，适合于多电平电源供电装置工作；短距波比较简单，容易实现。梯形波则介于两者中间。准方波的过渡过程斜率同电机与电源的电磁噪音有关，在电源电路中采用各种常用的缓冲电路和谐振电路可以使变化过程得到缓和。上述三种电压所产生的气隙磁场分布均为带有马鞍型或馒头型的近似方波-->磁场。上述三种准方波所需多相电压均可利用现有电力电子手段产生，而且利用电力电子手段所产生的这种多相准方波电源很容易改变频率和电压，因此这种电机，连同电力电子系统一起，可以变压变频，很容易实现变频调速，有利于节能、降噪，而且由于电机的出力提高，有利于节约原材料。本专利技术的一个实施例：以一台3kW 2极异步电动机为例，来实施准方波化技术方案。1、电动机的接线：该电动机有24个槽，绕了24个线圈。每个极下有12个线圈，第1-12号线圈属于第一个极，第13-24号线圈属于第二个极。今将24个线圈接成六相绕组，每相4个线圈。如图7所示。其中将第二个极下的线圈反相后与第一个极下的对应线圈相串联。因此图7中对第13-24号线圈加了符号“′”，表示反相的意思。图7中S和E分别代表某相绕组的首端和末端。2、供电电源：由包含控制器在内的电力电子电路组成准方波电源，如附图8所示。其中各相电压依次相差30°的相位，电压波形如上述附图1、3或5所示。3、接成系统：将电机按S、E端子编号，与图8的电源相连接，同时要使电机线圈匝数与电源相适配，成为一个系统。这就是本专利技术的一个实施例子。上述案例只是一个举例，也可以不按上述接法而接成其他接法，例如12相接法。本专利技术的电机设计时其相数可以不受3的倍数所限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异步电机的供电方法，其特征是该电机采用ｍ相数≥３供电，每相绕组输入电压为准方波电压。

【技术特征摘要】
1、一种异步电机的供电方法，其特征是该电机采用m相数≥3供电，每相绕组输入电压为准方波电压。2、根据权利要求1所述的异步电机的供电方法，其特征是，每极相数是整数或分数，而总的相数m为整数。3、根据权利要求1所述的异步电机的供电方法，其特征是准方波电压是指除电压改变极性的过渡段形状外，其余时段保持平顶的电压，方波状的平顶部分宽度≥2/3个周期...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵荣祥，吕征宇，赵光宙，汪槱生，
申请(专利权)人：赵荣祥，吕征宇，赵光宙，汪槱生，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]