[发明专利]换相变极电机绕组设计方法

说明书

本发明属于变极调速的交流发电机与电动机的变极绕组设计方法的改进。

现有技术的变极交流电机的绕组设计方法称为“极幅调制”法，在《PIEE》VOL.105，Part    A，NO.22，8.1958等文献及英国专利NO.900，600;NO.926，101;NO.986，384;NO.1，113，062;NO.1，152，499;NO.1，453，187等文献中都有较详细的说明。例如，英国专利NO.1，453，187提出的设计方法所设计的24槽的8极/12极绕组由两个12槽的4极/6极的“极幅调制”绕组所组成，第一部分，第1-12槽的相序为A、C、B，而第二部分相应的第14-24和第13槽的相序分别地改变为C、B、A，即第二部分已经换相，而8极/12极仍接成YY/Y，线圈节距y＝3，其绕组系数为0.866/0.601。但用上述所说的方法设计的高压、大、中型双速电动机长期以来存在着多极数、低转速的运行条件下，基波绕组系数低，起动转矩小，往往不能投入双速切换，只能长期在少极数、高转速条件下运行，失去了双速电机的作用，不能实现节约电能的目的。并且通常所用的双速电动机需要两台高压开关作为改变转速时的电源切换开关和一台作为中性点短路用的切换开关，由此造成工作面占地面积增加和影响电机变速切换时的安全可靠性。

本发明的任务是为解决上述已有技术中长期未能解决的技术问题，提出一种换相变极电机绕组的设计方法，使设计出的双速电机高、低速均有好的起动性能、简化变速切换开关，提高电机运行的可靠性，对已有产品电机作技术上的改造、大幅度节约电能。

本发明的要点在于，用有互差120°角的三根射线（5）的透明的可转动的圆盘（1）和重叠在一起的不转动的有许多同心圆的盘（2），每个同心圆代表着某一槽数为Q₁的电机定子内圆，上面分别均匀标出槽数Q₁的标记（3）。将可转动的圆盘与不转动的有同心圆的盘同心放置，中心（4）可用一细杆做轴，使其圆盘可自由转动。当圆盘中的某一根射线（5）对准有Q₁槽的电机的第n槽时，则另两根射线（5）分别对准第n+ (Q1)/3 槽、第n+ (2Q₁)/3 槽，这样一次就能同时取出电机定子圆周上对称的三个槽的线圈作为一组。用此方法，依次使可转动的圆盘转动 (Q₁)/3 次，每次取三个槽的线圈作为一组，则可把Q₁槽的线圈全部取出。当电机的极数2p≠6k（k为正整数）时作为一组的三个槽的线圈彼此之间的相位差为120°空间电角度，并对称地分别属于三相如图2所示;当2p＝6k时作为一组的三个槽的线圈彼此之间同相位可属于同一相。当双速电机的极数分别为2p₁/2p₂（2p₁，2p₂均为6的整数倍或2p₁，2p₂均不为6的整数倍）时，可建立起双速下分别接成接法的三相绕组形式，且仅有六根引出线，用两只三相开关就可实现双速电机的变速切换。切换方式为当在2p₁极数的转速下运行时仅需将所对应的三根引出线接电源而另外三根引出线开路即可;当在2p₂极数的转速下运行时仅需将另外三根引线接电源而将原来2p₁极数下运行的三根引出线开路即可。

图1a：为有互差120°角度三根射线的透明可转动的圆盘。

图1b：为不转动的有许多同心圆的盘。

图2：为8/10极、Q₁＝120槽接法的换相变极电机的定子绕组接线图。

图3：为6极/8极、3Y/3Y+2Y接法，Q₁＝72槽的换相变极电机定子绕组接线图。

图4a：为8极/10极、Q₁＝120槽双速电机8极的槽矢量星形图。

图4b：为8极/10极、Q₁＝120槽双速电机10极的槽矢量星形图。