绕线式无刷双馈电机转子绕组设计方法、绕组及电机技术

本发明专利技术公开了一种绕线式无刷双馈电机转子绕组设计方法、绕组及电机，属于电机绕组设计领域，方法包括：S1，将两个单极对数槽号相位图合并绘制在一起，得到双极对数槽号相位图；S2，基于预设划分尺度将双极对数槽号相位图划分为多个分布结构相同的块图；S3，以产生两种极对数不同且旋转方向相反的磁动势为目标选择块图，选择的块图的槽号为转子绕组的中间槽号；S4，设置新的预设划分尺度并重复执行S2

【技术实现步骤摘要】
绕线式无刷双馈电机转子绕组设计方法、绕组及电机


[0001]本专利技术属于电机绕组设计领域，更具体地，涉及一种绕线式无刷双馈电机转子绕组设计方法、绕组及电机。

技术介绍

[0002]无刷双馈电机定子上有两套极对数不同的绕组，分别为极对数为p
p
的功率绕组和极对数为p
c
的控制绕组，两套绕组通过特殊设计的转子实现间接耦合，从而实现两套绕组之间的能量传递。转子结构是无刷双馈电机设计的核心部分，也是影响电机性能的关键因素，目前主要存在同心笼式、磁阻式和绕线式三种结构，绕线式转子结构由于较小的谐波含量和较好的电机运行性能，在众多转子结构形式中脱颖而出。
[0003]目前，主要以交流电机绕组理论中的齿谐波原理为基础，对无刷双馈电机绕线式转子结构进行绕组设计。这种设计方法存在以下不足：设计得到的转子基本槽数很少，导致谐波次数多、谐波分量较大；转子线圈种类多且线圈排布不规律，导致制造和下线工艺非常复杂；绕组相数、转子槽数等都受两种极对数组合的严格限制，制约了转子绕组结构方案设计的灵活性和电机性能的优化提升；设计方案不够直观，无法直观地得到对两种磁场极对数均具有良好对称性与较高分布系数的绕组方案，必须通过多次反复试探，大大限制了转子绕组设计方案的灵活性和广泛性。除此之外，这种设计方法所得方案的优劣相当大程度上取决于设计者的主观经验，具有很大的局限性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种绕线式无刷双馈电机转子绕组设计方法、绕组及电机，其目的在于克服齿谐波设计原理的局限，提高转子绕组设计的灵活性。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种绕线式无刷双馈电机转子绕组设计方法，包括：S1，将两个单极对数槽号相位图合并绘制在一起，得到双极对数槽号相位图，两个所述单极对数槽号相位图分别代表p
p
极对数、p
c
极对数的槽号相位图；S2，基于预设划分尺度将所述双极对数槽号相位图划分为多个分布结构相同的块图；S3，以产生两种极对数不同且旋转方向相反的磁动势为目标选择块图，选择的块图的槽号为转子绕组的中间槽号；S4，设置新的预设划分尺度并重复执行所述S2
‑
S3，直至得到N组中间槽号，N为不小于2的预设值；S5，以槽内各处电流方向相同为约束，采用轴线对准的方式将同一相转子绕组的中间槽号叠加起来，得到各相转子绕组的最终槽号。
[0006]更进一步地，所述预设划分尺度包括转子绕组相数和相带，所述S2包括：基于各相转子绕组之间的相位差，根据所述相带在第一方向上对所述双极对数槽号相位图进行划分，根据所述转子绕组相数在第二方向上所述双极对数槽号相位图进行划分，得到多个分布结构相同的块图，所述第一方向为横向和竖向中的一方向，所述第二方向为横向和竖向中的另一方向。
[0007]更进一步地，划分后在相同第一方向上的块图为同相转子绕组的不同块图方案，所述S3还包括：对于为任一相转子绕组选择的块图，将选择的块图的部分转子绕组替换为所述任一相转子绕组的其它块图方案中的相应转子绕组，相同相位直接替换，相反相位反向连接替换。
[0008]更进一步地，所述转子绕组相数≥3。
[0009]更进一步地，所述S5之后还包括：将每相转子绕组分为两部分，各相转子绕组的一部分采用星型连接，各相绕组的另一部分采用三角型连接。
[0010]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种绕线式无刷双馈电机转子绕组，由上述绕线式无刷双馈电机转子绕组设计方法得到。
[0011]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种绕线式无刷双馈电机，其特征在于，包括上述绕线式无刷双馈电机转子绕组。
[0012]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：提出一种新的绕线式无刷双馈电机转子绕组设计方法，采用双极对数槽号相位图设计单绕组、双极对对称、灵活多相的绕线式转子，基于变极绕组理论，在双极对数槽号相位图下界定出对p
p
、p
c
两种极对数均匀对称的多相对称的槽号图块，以此构建感应电流自闭合的单绕组转子绕组结构，将转子绕组结构化繁为简，利用双极对数槽号相位图构建出分布结构完全相同的块图能同时表现出两种极对数，基于此的转子绕组无论从哪一极对数下看都具有完全对称结构，不会产生不平衡电势，能很好地满足转子绕组同时产生两种极对数对称、旋转方向相反的磁动势的要求能达到转子绕组实现低谐波、强耦合、双极对旋转磁动势相对幅值灵活可调的目标，可对转子绕组槽数、相数、极对数等灵活匹配设计；进一步地，通过不同排列方案相叠加，可以增加方案的磁动势。
附图说明
[0013]图1为本专利技术实施例提供的绕线式无刷双馈电机转子绕组设计方法的流程图；
[0014]图2为本专利技术实施例提供的无刷双馈电机定子/转子绕组的结构示意图；
[0015]图3A为本专利技术实施例提供的180
°
相带、三相转子绕组下设计的转子绕组槽号示意图；
[0016]图3B为本专利技术实施例提供的120
°
相带、三相转子绕组下设计的转子绕组槽号示意图；
[0017]图3C为本专利技术实施例提供的72
°
相带、五相转子绕组下设计的转子绕组槽号示意图；
[0018]图4A为本专利技术实施例提供的不同极对数下三相转子绕组磁动势旋转方向示意图；
[0019]图4B为本专利技术实施例提供的不同极对数下五相转子绕组磁动势旋转方向示意图。
具体实施方式
[0020]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0021]在本专利技术中，本专利技术及附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0022]图1为本专利技术实施例提供的绕线式无刷双馈电机转子绕组设计方法的流程图。参阅图1，结合图2
‑
图4B，对本实施例中绕线式无刷双馈电机转子绕组设计方法进行详细说明，方法包括操作S1
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操作S5。
[0023]操作S1，将两个单极对数槽号相位图合并绘制在一起，得到双极对数槽号相位图，两个单极对数槽号相位图分别代表p
p
极对数、p
c
极对数的槽号相位图。
[0024]绕线式无刷双馈电机的结构原理如图2所示，为设计其特殊的转子绕组排列方式，本实施例中，首先将两个单极对数槽号相位图合并绘制在一起，即，在同一槽号相位图上同时表现了两种极对数下的槽号分布情况。
[0025]操作S2，基于预设划分尺度将双极对数槽号相位图划分为多个分布结构相同的块图。
[0026]根据本专利技术的实施例，预本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绕线式无刷双馈电机转子绕组设计方法，其特征在于，包括：S1，将两个单极对数槽号相位图合并绘制在一起，得到双极对数槽号相位图，两个所述单极对数槽号相位图分别代表p
p
极对数、p
c
极对数的槽号相位图；S2，基于预设划分尺度将所述双极对数槽号相位图划分为多个分布结构相同的块图；S3，以产生两种极对数不同且旋转方向相反的磁动势为目标选择块图，选择的块图的槽号为转子绕组的中间槽号；S4，设置新的预设划分尺度并重复执行所述S2
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S3，直至得到N组中间槽号，N为不小于2的预设值；S5，以槽内各处电流方向相同为约束，采用轴线对准的方式将同一相转子绕组的中间槽号叠加起来，得到各相转子绕组的最终槽号。2.如权利要求1所述的绕线式无刷双馈电机转子绕组设计方法，其特征在于，所述预设划分尺度包括转子绕组相数和相带，所述S2包括：基于各相转子绕组之间的相位差，根据所述相带在第一方向上对所述双极对数槽号相位图进行划分，根据所述转子绕组相数在第二方向上所述双极对数槽号...

【专利技术属性】
技术研发人员：于克训，谢贤飞，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：