[发明专利]一种五边形绕组连接方式的五相电机

说明书

本发明公开一种五边形绕组连接方式的五相电机，本发明从电机内部看是4m相电机，而从电机外部看则是m相电机，本发明能够大幅度减少谐波成份，不仅能抑制震动、噪声、谐波转矩、杂散损耗，还可节省工程成本，有实际的工程应用价值。本发明能同时通入基波电流和谐波电流，注入谐波电流后，不仅使电动机的铁磁饱和度随之降低，电动机的转矩密度还能相应提高。

技术领域

本发明涉及电机领域，尤其一种五边形绕组连接方式的五相电机。

背景技术

感应电机作为一类，工作性能稳定，机械性能优异，相对结构简单精干，使用广泛的电机，本应设计相对稳定，不会有太大的改变。但随着现代控制驱动技术的突飞猛进，以及日新月异性能出众的电力电子器件，并且，对于变频驱动的电机，电机相数不再是传统电机的约束，电机的相数已经成为一个变量，根据不同的工作场景和需求，拓展出各种不同的设计，为电机进行更为精准复杂的操控提供了可能。往往在大型船舶推进，核反应堆供水系统，航空航天工程，新能源汽车，等重大领域，五相电机相对于传统的三相电机有着更为广阔的空间。与三相电动机相比，五相电动机有很多优势。三相电机系统中，被功率器件电流等级制约的情况，在五相电机系统中将不复存在，在定量的电机系统容量下，相同相电压，五相电机相电流一定小于三相电机，换而言之就是可以用小功率电力电子器件实现大功率的性能。因此在大功率驱动场合，五相电机得到广泛应用。输出更小的转矩脉动，更快的脉动频率，更高的效率，更高的低速工作性能，相对更低的噪声控制。五相电机相对于三相电机，顾名思义，拥有更多的电机相数，就有更多的相数冗余，电机控制的自由度就会更高，控制电机的潜能得到进一步释放，而多样的控制策略，也成为当下五相电机的研究的重点。五相电机由于拥有更多的相数，即便是有一相甚至是几相出现了故障，仍然能继续工作，仍然能输出较大的转矩，采取相应的控制方法回归正常的工作状态，拥有传统三相电机无法比拟的可靠性和容错性。

五相电动机的诸多优点在我国现代工业中扮演越来越重要的作用，随着变频器供电模式普及开来，更精密的电力电子元器件的加入使得电机的电流和电压相应的发生改变。变频器供电下，电动机通常为非正弦波供电，因此不能用传统的正弦波供电情况来研究。此外，随着越来越多的谐波源应用于电力系统中，电网中电压波形畸变率也会提高，这些都会对电力系统和用电设备的正常运行产生危害。而对五相电动机来说可利用谐波，在保持电机齿、轭部磁密幅值与基波供电时相同的前提下，通过谐波注入使电动机供电方式变为非正弦供电。非正弦供电可以改善电机的气隙磁密波形，使其变为平顶波进而提高铁芯材料的利用率，达到提高电机转矩密度和效率的目的。

但五相电机领域的研究在我国才刚刚起步，在许多领域特别是绕组设计领域还是一片空白。因此开展对五相电动机绕组设计的研究，具有特别重要的工程应用价值。

发明内容

本发明旨在设计一种五边形绕组连接方式的五相电机。

本发明的技术方案为：当奇数次相数的电源时，采用180°/m相带，其磁势空间谐波的次数为v＝4km+1，其中k为零、正整数、负整数，取电机相数m＝3，采用180°/m相带，v＝1,-11,+13,-23,+25……，此时看作12相绕组。当电机相数取m＝5，采用180°/m相带，v＝1,-19,+21,-39,+41……，此时看作20相绕组。

进一步地、变频器为多相电动机的供电电源。

进一步地、多边形绕组将电动机半数槽中绕组按电源的相数连接成多边形，三相接成三角形，五相接成五边形，九相接成九边形，而将另一半数槽中绕组的尾部端子与多边绕组的相间连接点进行星型连接，变成混合接法绕组。

进一步地、星形绕组的电流为多边形绕组的2sin(180°/m)倍，多边形绕组的匝数为星形绕组的2sin(180°/m)倍。

进一步地、绕组导体的截面积按反比排布。

技术效果