[发明专利]混相变极方法

说明书

本发明属于多速电机绕组变极方法。

常用的变极方法有反向法和换相法两种。二者各有缺陷，应用范围都受到限制。反向法变极绕组平均分布系数低，谐波含量高，电气性能不好，其中谐波问题尤其是主要因素。换相法变极绕组性能比反向法好，但换相法变极把绕组分成18组或9组，通过不同的组合得到不同的极数，如要满足一定的特性要求，引出线必然多，换接设备必然复杂，这是换相变极绕组更难被采用的致使缺陷。

欲减少换相变极绕组的引出线数，办法是采用多路并联接法。但这种接法总伴随并联支路电势不平衡问题出现（少许不平衡是允许的）。过去用切除某一极数下部分绕组的办法消除不平衡，结果导致绕组利用率低。1983年全国电机节能学术讨论会上宣讲的“混相绕组在变极电机中的应用”一文中介绍了一种新型变极绕组，该类变极绕组有一极数是6极或12极，当6极或12极引进经过适当调节的混相绕组时，就可使另一极数达到平衡。所谓混相就是在同一个槽内按照适当的匝比设置两种不同相位的电流线圈，使该槽合成电流幅值和相位符合既定的要求。混相绕组有理想型（也曾称正常型）和简化型之分。理想型混相绕组槽电流结构（或槽电流构成）有不同型式，视其等效整数槽绕组槽电流矢量星形相对于混相电流矢量星形的位置和其等效极相各槽混相分量相差的选择而定。由于绕组接法与单速电机不同，变极电机引进混相绕组的型式仅涉及60°相差电流系统。然而不论型式如何，理想型混相绕组不同大小的混相分量个数或不同匝数的线圈种数总等于其等效极相槽数N。该N个混相分量可根据既定要求进行调节，正是这种可能性为实现多路并联换相变极提供了独特的条件。有关混相绕组的详细介绍还请参阅“每槽构成一相带的混相正弦绕组”（《哈尔滨工业大学学报》1982年第3期）和“混相绕组电动机”（1983年中南西南地区电工学术讨论会论文）。多路并联换相变极绕组引进混相绕组而达到平衡的方法，不仅提高了绕组利用率，也使混相绕组引进极数因谐波含量减少而提高了性能，因而是十分可取的。问题在于这种能满足电势平衡要求的混相变极绕组空间是怎样调节出的，文中没有介绍，仅限于给出几个具体变极方案，且变换极数限于双速，极比限于约分后有一极数含3的倍数，混相绕组引进极数限于含3的倍数极，另一极数只能取60°相带，混相绕组线圈限于取 1/3 ∶ 2/3 ∶ 2/3 ∶ 1/3 ∶ 1/3 ∶ 2/3 ∶ 3/3 ∶ 3/3 ∶ 2/3 ∶ 1/3 ∶ 1/6 ∶ 2/6 ∶ 3/6 ∶ 4/6 ∶ 5/6 ∶ 5/6 ∶ 4/6 ∶ 3/6 ∶ 2/6 ∶ 1/6 、0.5034∶0.5034∶0.5034∶0.5034（或其近似比0.5∶0.5∶1∶0.5∶0.5）等匝比型式，或依次位移一定角度的多层绕组型式，（请参考《电工技术杂志》1983、No、5《多层绕组及其在变极电机中的应用》），槽内线圈必须三至四层，接法只有3Y/3Y或至少需12根引出线的6Y/3△、6Y/3Y三种，因而应用范围十分有限，不能满足不同负载变极变速要求。

本发明的任务在于克服现有技术的上述缺陷，扩大混相变极方法的应用范围，简化和完善混相绕组的调节方法，提供更多的混相变极绕组方案，以满足各种负载对变极电机的不同要求。

本发明任务的解决方案如下：

A、匹配出五种类型换相变极绕组，即：两种极数极比约分后一极数含3的倍数（三倍极比除外）的（类型Ⅰ）换相变极绕组。两种极数有一极数的等效极相槽数N＝1的（类型Ⅱ）换相变极绕组。所有极数等效极相槽数N相同的（类型Ⅲ）换相变极绕组，两种极数接法为3△/1△的（类型Ⅳ）换相变极绕组及由 (Z)/(Q) 槽扩展Q倍（Q＝2、3……）而成的（类型Ⅴ）换相变极绕组。

B、对上述五种类型换相变极绕组实现混相变极，

a、在绕组排列表上排列出各极绕组，其中混相绕组引进极先按理想型（oα′型或0.5α′型）混相绕组排列，即将理想型混相绕组的槽电流构成按绕组排列表的格式逐槽表示出来，用相号表示混相分量的相属，用相号角标表示混相分量的大小—等效极相槽数为N的理想型混相绕组的N个不同大小的混相分量依次用角标N、N-1、N-2……2、1表示;

b.根据绕组排列表找出有待平衡极数一相诸并联线圈组所属混相分量槽号，并加注相应的角标后，再填写到槽号相位图上（在反向线圈组和不反向线圈组对称情况下，只需填写其中一种）;

c.在槽号相位图上调节该相诸并联线圈组所属混相分量槽号角标所代表的线圈匝数值，使之符合电势平衡要求，调节好一相，即代表整个绕组。