[发明专利]三相交流电机最低谐波节能绕组

说明书

本发明涉及到三相交流电机绕组，它是一种在理论上能消除所有相带谐波而在实际上能作到最低谐波的360°P/Z1相带绕组（P为极对数，Z1为定子槽数）。

电机中的高次谐波，不但产生杂散损耗，使电机效率降低，温升增高，而且产生脉动转矩，削弱电机转矩，产生振动和噪声。为了抑制由绕组相带空间分布产生的相带谐波对电机效率和转矩特性的不良影响，利用不同的绕组形式来达到其目的是最简单易行的。

传统的三相电机绕组是60°相带绕组，它通常采用分布绕组和短距绕组来减小相带谐波，这是全世界唯一大规模用于工业性生产的绕组。为了进一步减小相带谐波，曾研究过散布绕组、阶梯绕组等特殊绕组，但因效果欠佳以及嵌线工艺复杂而无法推广应用。70年代起，逐步采用Y-△接“正弦”绕组，这种绕组对q（每极每相槽数）为偶数的电机来说，实际上是一种30°相带绕组，它把传统的60°相带绕组进行了分割，使相带数增加了一倍，从而削弱了相带谐波及其产生的杂散损耗，改善了电机的性能，取得了节能效果。但是，这种“正弦”绕组对q为奇数的电机来说，却是一种不均等相带绕组，因而效果欠佳，所以这种绕组不可能复盖所有电机。总之，以上这些绕组只能抑制而不能消除所有相带谐波。

本发明的目的是为了提供一种在理论上能消除所有相带谐波而实际上能作到最低谐波，提高电机性能，复盖所有三相电机，还能适用于工业性生产的绕组技术。

本发明抛弃了传统绕组的槽电势矢量分析方法，而采用槽磁势矢量分析方法，使槽磁势合成矢量的时间电角度等于该槽的空间电角度;同时每槽线圈按一定的匝数比取值，保证每槽合成槽矢量的幅值相等。这样，每一槽就变成了一个相，槽分度（电角度）等于绕组相带数，对相带进行了最终分割，使之形成360°P/Z1相带绕组，亦即形成了Z1/P相绕组。

本发明把定子槽数从六的倍数扩展到三的倍数，打破了两极电机不能使用分数槽的传统格局，使小型电机向多极化发展。

本发明的特点用介绍的最佳实施方案来说明。

对于q为整数槽的三相电机绕组，可采用Y-△接线圈串联连接，并按一定的排列有序分布。但是，不同q值的电机，形成不同的360°P/Z1相带绕组，其Y-△接线圈的排列分布和各槽线圈的匝比也各不相同。

1、q＝3的电机，形成20°相带绕组，亦即形成18相绕组。每个极相组线圈的排列分布如下：

Yb    Ya    Yb

△c    △c

各槽的匝数比

a∶b∶c＝1∶0.3473∶1.1848

2、q＝4的电机，形成15°相带绕组，亦即形成24相绕组，每个极相组线圈的排列分布如下：

Yb    Ya    Yb

△c    △d    △c

各槽的匝数比

a∶b∶c∶d＝1∶0.5176∶0.8966∶1.7321

3、q＝5的电机，形成12°相带绕组，亦即形成30相绕组，每个极相组线圈的排列分布如下：

Yc    Yb    Ya    Yb    Yc

△d    △e    △e    △d

各槽的匝数比

a∶b∶c∶d∶e＝1∶0.6180∶0.2090∶0.7202∶1.4090

4、q＝6的电机，形成10°相带绕组，亦即形成36相绕组，每个极相组线圈的排列如下：

Yc    Yb    Ya    Yb    Yc

△d    △e    △f    △e    △d

各槽的匝数比

a∶b∶c∶d∶e∶f＝1∶0.6840∶0.3473∶0.6015∶1.1848∶1.7321

5、q＝7的电机，形成8.57°相带绕组，亦即形成42相绕组，每个极相组线圈的排列如下：

Yd    Yc    Yb    Ya    Yb    Yc    Yd

△e    △f    △g    △g    △f    △e

各槽的匝数比

a∶b∶c∶d∶e∶f∶g＝1∶0.7307∶0.4450∶0.2981∶0.5163∶1.0211∶1.5030

6、q＝8的电机，形成7.5°相带绕组，亦即形成48相绕组，每个极相组线圈的排列如下：

Yd    Yc    Yb    Ya    Yb    Yc    Yd

△e    △f    △g    △h    △g    △f    △e

各槽的匝数比