转子、双馈发电机和绕线方法
【专利摘要】本发明提供了一种转子，用于双馈发电机，所述转子的每槽导体数为大于2的偶数，每个槽中的导体分布成多列，每列中均为两个导体上下布置，相邻导体之间填充绝缘物质。相应地，本发明还提供了一种双馈发电机和一种绕线方法。通过本发明，能够在提高堵转开路电压的同时，避免造成转子齿磁密增大、转子激磁电流增加和电机效率降低等后果。
【专利说明】转子、双馈发电机和绕线方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发电机领域，具体而言，涉及一种转子、一种双馈发电机和一种绕线方法。
【背景技术】
[0002]双馈发电机正常工作时，为了保证电机定子输出恒频恒压的电压波形，需要利用变频电源对电机转子三相绕组中电流的幅值和相位进行调节。在进行双馈发电机设计时，为了降低转子端变频电源的温升，一般都是在保证变频电源容量不变的前提下，将电机转子堵转开路电压调高，而让转子绕组正常工作电流变小，从而降低变频电源的发热量。
[0003]双馈发电机转子堵转开路电压的提高，可以通过提高电机转子与定子的有效绕组串联匝比实现。由于双馈发电机定子端与电压恒定的电网直接相连，根据电磁感应定律可知，当电机定子参数确定后气隙每极磁通亦确定，此时若按照现有相关技术中常用的方式，即转子每槽导体数为2进行波绕组的设计，为了保证电机具有较高的转子开路电压，则需要增加转子的槽数，而转子槽数的增加将会导致电机转子齿部宽度的减小，造成转子齿磁密增大、转子激磁电流增加和电机效率降低等后果。
[0004]因此，需要一种新型的转子，能够在提高堵转开路电压的同时，避免造成转子齿磁密增大、转子激磁电流增加和电机效率降低等后果。
【发明内容】
[0005]本发明的一个目的在于，提供一种新型的转子，能够在提高堵转开路电压的同时，避免造成转子齿磁密增大、转子激磁电流增加和电机效率降低等后果。
[0006]有鉴于此，本发明提供了一种转子，用于双馈发电机，所述转子的每槽导体数为大于2的偶数，每个槽中的导体分布成多列，每列中均为两个导体上下布置，相邻导体之间填充绝缘物质。
[0007]在该技术方案中，转子的每槽导体数为大于2的偶数，在提高堵转开路电压的同时，避免造成转子齿磁密增大、转子激磁电流增加和电机效率降低等后果。
[0008]优选地，每个所述导体的尺寸和材料均相同，即每个导体均完全相同，这样只需生产同一种导体即可，降低了成本。
[0009]在一种具体技术方案中，所述转子的每槽导体数为4，每个槽中的四个导体分布成两行两列。
[0010]其中，所述转子可以采用开口槽，也可以采用半开口槽。作为优选技术方案，采用半开口槽，将转子应用于电机时，可以减小磁场在气隙中的谐波，提高发电机的效率。
[0011]本发明还提供了一种双馈发电机，包括上述技术方案中任一项所述的转子，且所述双馈发电机为三相发电机。
[0012]其中，所述转子绕组的节距小于或大于所述双馈发电机的转子的极距，也可以等于所述双馈发电机的转子的极距，即所述转子的节距既可以采用短距或长距，也可以采用整距。
[0013]为了解决现有相关技术中采用非整距波绕组的转子较难达到机械平衡，还会增加线圈的极间连线的问题，优选所述转子绕组的节距等于所述电机的极距，即采用了整距的绕线方法，可以很好地保证转子的机械平衡以及减少线圈的极间连线。
[0014]针对上述技术方案中的双馈发电机的转子，本发明还相应地提供了一种绕线方法，其中，所述转子的每槽导体数为4，每个槽中的四个导体分布成两行两列，在绕线时使所述转子的节距等于所述发电机的转子的极距n，具体接线方法为:在接线端侧，将第I槽和第n+1槽中第一列导体的下层边的引出线作为A相绕组外部接线端口，将第4n/3槽和第7n/3槽中第二列导体的上层边的引出线短接；
[0015]在接线端侧，将第4n/3+l槽和第7n/3+l槽中第一列导体的下层边的引出线作为B相绕组外部接线端口，将第8n/3槽和第lln/3槽中第二列导体的上层边的引出线短接；
[0016]在接线端侧，将第8n/3+l槽和第lln/3+l槽中第一列导体的下层边的引出线作为C相绕组外部接线端口，将第4n槽和第η槽中第二列导体的上层边的引出线短接。
[0017]基于上述技术方案，所述的绕线方法具体包括:
[0018]在所述转子的A相绕组的非接线端侧，将第I槽至第η/3槽的上层边与第n+1槽至第4n/3槽的下层边分别连接，将第n+1槽至第4n/3槽的上层边分别与第2n+l槽至第7n/3槽的下层边连接，将第2n+l槽至第7n/3槽的上层边分别与第3n+l槽至第10n/3槽的下层边连接，将第3n+l槽至第10n/3槽的上层边分别与第I槽至第η/3槽的下层边连接，
[0019]在接线端侧，将第I槽中的第二列导体至第η/3槽的下层边分别与第n+1槽至第4n/3槽中的第一列导体的上层边连接，将第n+1槽中的第二列导体至第4n/3槽的下层边分别与第2n+l槽至第7n/3槽中的第一列导体的上层边连接，将第2n+l槽至第7n/3槽的下层边分别与第3n+l槽至第10n/3槽的上层边连接，将第3n+l槽至第10n/3槽的下层边分别与第I槽至第η/3槽的上层边连接；
[0020]在所述转子的B相绕组的非接线端侧，将第n/3+l槽至第2η/3槽的上层边与第4η/3+1槽至第5η/3槽的下层边分别连接，将第4η/3+1槽至第5η/3槽的上层边分别与第7η/3+1槽至第8η/3槽的下层边连接，将第7η/3+1槽至第8η/3槽的上层边分别与第ΙΟη/3+Ι槽至第lln/3槽的下层边连接，将第ΙΟη/3+Ι槽至第lln/3槽的上层边分别与第n/3+l槽至第2n/3槽的下层边连接，
[0021]在接线端侧，将第n/3+l槽至第2n/3槽的下层边分别与第4n/3+l槽至第5n/3槽的上层边连接，将第4n/3+l槽中的第二列导体至第5n/3槽的下层边分别与第7n/3+l槽至第8n/3槽中的第一列导体的上层边连接，将第7n/3+l槽中的第二列导体至第8n/3槽的下层边分别与第ΙΟη/3+Ι槽至第lln/3槽中的第一列导体的上层边连接，将第10n/31槽至第lln/3槽的下层边分别与第n/3+l槽至第2n/3槽的上层边连接；
[0022]在所述转子的C相绕组的非接线端侧，将第2n/3+l槽至第η槽的上层边与第5η/3+1槽至第2η槽的下层边分别连接，将第5η/3+1槽至第6η槽的上层边分别与第8η/3+1槽至第3η槽的下层边连接，将第8η/3槽至第3η槽的上层边分别与第lln/3槽至第4n槽的下层边连接，将第lln/3+l槽至第4n槽的上层边分别与第2n/3+l槽至第η槽的下层边连接，
[0023]在接线端侧，将第2η/3+1槽至第η槽的下层边分别与第5η/3+1槽至第2η槽的上层边连接，将第5n/3+l槽至第2n槽的下层边分别与第8n/3+l槽至第3n槽的上层边连接，将第8n/3+l槽中的第二列导体至第3n槽的下层边分别与第lln/3+l至第4n槽中的第一列导体的上层边连接，将第lln/3+l槽中的第二列导体至第4n槽的下层边分别与第2n/3+l槽至第η槽中的第一列导体的上层边连接。
[0024]综上所述，通过本发明，在转子的一个槽中采用多组导体，每组两个，实现了在提高堵转开路电压的同时，避免造成转子齿磁密增大、转子激磁电流增加和电机效率降低等后果；转子采用半开口槽，将转子应用于电机时，可以减小磁场在气隙中的谐波，提高发电机的效率；而且转子的节距采用整距，可以很好地保证转子的机械平衡以及减少线圈的极间连线。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是根据本发明第一实施例的转子的一个槽内的导体布置示意图；
[0026]图2和图3是根据本发明第二实施例的绕线方法的示意图；
[0027]图4和图5是根据本发明第二实施例的绕线方法中B相绕组的示意图；
[0028]图6和图7是根据本发明第二实施例的绕线方法中C相绕组的示意图。
【具体实施方式】
[0029]为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行进一步的详细描述。
[0030]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0031]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0032]图1是根据本发明第一实施例的转子的一个槽内的导体布置示意图。
[0033]作为一种具体实施例，本实施例中，如图1所示，所述转子的每槽导体数为4，每个槽中的四个导体61分布成两行两列，相邻导体之间填充绝缘物质62。
[0034]在该技术方案中，转子的每槽导体数为4，在提高堵转开路电压的同时，避免造成转子齿磁密增大、转子激磁电流增加和电机效率降低等后果。
[0035]另外，每个所述导体的尺寸和材料均相同，即每个导体均完全相同，这样只需生产同一种导体即可，降低了成本。
[0036]其中，所述转子可以采用开口槽，也可以采用半开口槽63。作为优选技术方案，采用半开口槽，将转子应用于电机时，可以减小磁场在气隙中的谐波，提高发电机的效率。
[0037]本实施例中的双馈发电机，包括上述技术方案中任一项所述的转子，且所述双馈发电机为三相发电机。
[0038]其中，所述转子绕组的节距小于或大于所述双馈发电机的转子的极距，也可以等于所述双馈发电机的转子的极距，即所述转子的节距既可以采用短距或长距，也可以采用整距。
[0039]为了解决现有相关技术中采用非整距波绕组的转子较难达到机械平衡，还会增加线圈的极间连线的问题，优选所述转子绕组的节距等于所述电机的极距，即采用了整距的绕线方法，可以很好地保证转子的机械平衡以及减少线圈的极间连线。
[0040]针对上述技术方案中的双馈发电机的转子，本发明还相应地提供了一种绕线方法，其中，所述转子的每槽导体数为4，每个槽中的四个导体分布成两行两列，在绕线时使所述转子的节距等于所述发电机的转子的极距n，具体接线方法为:在接线端侧，将第I槽和第n+1槽中第一列导体的下层边的引出线作为A相绕组外部接线端口，将第4n/3槽和第7n/3槽中第二列导体的上层边的引出线短接；在接线端侧，将第4n/3+l槽和第7n/3+l槽中第一列导体的下层边的引出线作为B相绕组外部接线端口，将第8n/3槽和第I ln/3槽中第二列导体的上层边的引出线短接；在接线端侧，将第8n/3+l槽和第lln/3+l槽中第一列导体的下层边的引出线作为C相绕组外部接线端口，将第4n槽和第η槽中第二列导体的上层边的引出线短接。
[0041]基于上述技术方案，所述的绕线方法具体包括:
[0042]在所述转子的A相绕组的非接线端侧，将第I槽至第η/3槽的上层边与第n+1槽至第4n/3槽的下层边分别连接，将第n+1槽至第4n/3槽的上层边分别与第2n+l槽至第7n/3槽的下层边连接，将第2n+l槽至第7n/3槽的上层边分别与第3n+l槽至第10n/3槽的下层边连接，将第3n+l槽至第10n/3槽的上层边分别与第I槽至第η/3槽的下层边连接，
[0043]在接线端侧，将第I槽中的第二列导体至第η/3槽的下层边分别与第n+1槽至第4n/3槽中的第一列导体的上层边连接，将第n+1槽中的第二列导体至第4n/3槽的下层边分别与第2n+l槽至第7n/3槽中的第一列导体的上层边连接，将第2n+l槽至第7n/3槽的下层边分别与第3n+l槽至第10n/3槽的上层边连接，将第3n+l槽至第10n/3槽的下层边分别与第I槽至第η/3槽的上层边连接；
[0044]在所述转子的B相绕组的非接线端侧，将第n/3+l槽至第2η/3槽的上层边与第4η/3+1槽至第5η/3槽的下层边分别连接，将第4η/3+1槽至第5η/3槽的上层边分别与第7η/3+1槽至第8η/3槽的下层边连接，将第7η/3+1槽至第8η/3槽的上层边分别与第ΙΟη/3+Ι槽至第lln/3槽的下层边连接，将第ΙΟη/3+Ι槽至第lln/3槽的上层边分别与第n/3+l槽至第2n/3槽的下层边连接，
[0045]在接线端侧，将第n/3+l槽至第2n/3槽的下层边分别与第4n/3+l槽至第5n/3槽的上层边连接，将第4n/3+l槽中的第二列导体至第5n/3槽的下层边分别与第7n/3+l槽至第8n/3槽中的第一列导体的上层边连接，将第7n/3+l槽中的第二列导体至第8n/3槽的下层边分别与第ΙΟη/3+Ι槽至第lln/3槽中的第一列导体的上层边连接，将第10n/31槽至第lln/3槽的下层边分别与第n/3+l槽至第2n/3槽的上层边连接；
[0046]在所述转子的C相绕组的非接线端侧，将第2n/3+l槽至第η槽的上层边与第5η/3+1槽至第2η槽的下层边分别连接，将第5η/3+1槽至第6η槽的上层边分别与第8η/3+1槽至第3η槽的下层边连接，将第8η/3槽至第3η槽的上层边分别与第lln/3槽至第4n槽的下层边连接，将第lln/3+l槽至第4n槽的上层边分别与第2n/3+l槽至第η槽的下层边连接，
[0047]在接线端侧，将第2η/3+1槽至第η槽的下层边分别与第5η/3+1槽至第2η槽的上层边连接，将第5η/3+1槽至第2η槽的下层边分别与第8η/3+1槽至第3η槽的上层边连接，将第8η/3+1槽中的第二列导体至第3η槽的下层边分别与第lln/3+l至第4η槽中的第一列导体的上层边连接，将第lln/3+l槽中的第二列导体至第4η槽的下层边分别与第2n/3+l槽至第η槽中的第一列导体的上层边连接。
[0048]图2和图3是根据本发明第二实施例的绕线方法中A相绕组的示意图；图4和图5是根据本发明第二实施例的绕线方法中B相绕组的示意图；图6和图7是根据本发明第二实施例的绕线方法中C相绕组的示意图。
[0049]下面以基于上述技术方案的60槽且极数为4的双馈发电机为例，具体说明其绕线方法。
[0050]本实施例中，如图2至图7中所示，以标号为I和I’的槽为例:标号为I的导体指该槽中在上述技术方案中所述的第一列导体，号为I’的导体指该槽中在上述技术方案中所述的第二列导体；且在每个相同的标号中，左边的导体为所述的上层边，右边的导体为所述的下层边；其它标号同理。
[0051]具体地，由于该发电机槽数为60，极数为4，所以极距η=60/4=15，由于节距采用整距，所以节距也为15。
[0052]将η=15代入上述技术方案中的绕线方法中，即可的本实施例中的绕线方法:
[0053]在接线端侧，如图2，将槽I和槽16的下层边的引出线作为A相绕组外部接线端口，将槽20’和槽35’的上层边的引出线短接；
[0054]在接线端侧，如图4，将槽21和第槽36的下层边的引出线作为B相绕组外部接线端口，将槽40’和槽55中第二列导体的上层边的引出线短接；
[0055]在接线端侧，如图6，将槽41和第槽56的下层边的引出线作为C相绕组外部接线端口，将槽60’和槽15’的上层边的引出线短接。
[0056]如图2和图3所示:
[0057]在所述转子的A相绕组的非接线端侧，将槽I至槽5’的上层边与槽16至槽20’的下层边分别连接，将槽16至槽20’的上层边分别与槽31至槽35’的下层边连接，将槽31至槽35’的上层边分别与槽16至槽50’的下层边连接，将槽46至槽50’的上层边分别与槽I至槽5’的下层边连接，
[0058]在接线端侧，将槽I’至槽5’的下层边分别与槽16至槽20的上层边连接，将槽16’至槽20’的下层边分别与槽31至槽35的上层边连接，将槽31至槽35’的下层边分别与槽46至槽50’的上层边连接，将槽46至槽50’的下层边分别与槽I至槽50’的上层边连接；
[0059]B相和C相绕组与A相绕组同理，只需将η=15代入前述技术方案中即可获得，其结果如图4至图7所示。
[0060]综上所述，通过本发明，在转子的一个槽中采用多组导体，每组两个，实现了在提高堵转开路电压的同时，避免造成转子齿磁密增大、转子激磁电流增加和电机效率降低等后果；转子采用半开口槽，将转子应用于电机时，可以减小磁场在气隙中的谐波，提高发电机的效率；而且转子的节距采用整距，可以很好地保证转子的机械平衡以及减少线圈的极间连线。
[0061]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种转子，用于双馈发电机，其特征在于，所述转子的每槽导体数为大于2的偶数，每个槽中的导体(61)分布成多列，每列中均为两个导体(61)上下布置，相邻导体(61)之间填充绝缘物质(62)。
2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，每个所述导体(61)的尺寸和材料均相同。
3.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述转子的每槽导体数为4，每个槽中的四个导体(61)分布成两行两列。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的转子，其特征在于，所述转子采用开口槽。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的转子，其特征在于，所述转子采用半开口槽(63)。
6.一种双馈发电机，其特征在于，包括如权利要求1至5中任一项所述的转子，且所述双馈发电机为三相发电机。
7.根据权利要求6所述的双馈发电机，其特征在于，所述转子绕组的节距等于所述双馈发电机的转子的极距。
8.根据权利要 求6所述的双馈发电机，其特征在于，所述转子绕组的节距小于或大于所述双馈发电机的转子的极距。
9.一种绕线方法，其特征在于，用于如权利要求6所述双馈发电机的转子，所述转子的每槽导体数为4，每个槽中的四个导体分布成两行两列，在绕线时使所述转子的节距等于所述双馈发电机的转子的极距n，具体接线方法为: 在接线端侧，将第I槽和第n+1槽中第一列导体的下层边的引出线作为A相绕组外部接线端口，将第4n/3槽和第7n/3槽中第二列导体的上层边的引出线短接； 在接线端侧，将第4n/3+l槽和第7n/3+l槽中第一列导体的下层边的引出线作为B相绕组外部接线端口，将第8n/3槽和第lln/3槽中第二列导体的上层边的引出线短接； 在接线端侧，将第8n/3+l槽和第lln/3+l槽中第一列导体的下层边的引出线作为C相绕组外部接线端口，将第4n槽和第η槽中第二列导体的上层边的引出线短接。
10.根据权利要求9所述的绕线方法，其特征在于，具体包括: 在所述转子的A相绕组的非接线端侧，将第I槽至第η/3槽的上层边与第n+1槽至第4n/3槽的下层边分别连接，将第n+1槽至第4n/3槽的上层边分别与第2n+l槽至第7n/3槽的下层边连接，将第2n+l槽至第7n/3槽的上层边分别与第3n+l槽至第10n/3槽的下层边连接，将第3n+l槽至第10n/3槽的上层边分别与第I槽至第η/3槽的下层边连接， 在接线端侧，将第I槽中的第二列导体至第η/3槽的下层边分别与第n+1槽至第4n/3槽中的第一列导体的上层边连接，将第n+1槽中的第二列导体至第4n/3槽的下层边分别与第2n+l槽至第7n/3槽中的第一列导体的上层边连接，将第2n+l槽至第7n/3槽的下层边分别与第3n+l槽至第10n/3槽的上层边连接，将第3n+l槽至第10n/3槽的下层边分别与第I槽至第η/3槽的上层边连接； 在所述转子的B相绕组的非接线端侧，将第n/3+l槽至第2η/3槽的上层边与第4η/3+1槽至第5η/3槽的下层边分别连接，将第4η/3+1槽至第5η/3槽的上层边分别与第7η/3+1槽至第8η/3槽的下层边连接，将第7η/3+1槽至第8η/3槽的上层边分别与第ΙΟη/3+Ι槽至第lln/3槽的下层边连接，将第ΙΟη/3+Ι槽至第lln/3槽的上层边分别与第n/3+l槽至第2n/3槽的下层边连接，在接线端侧，将第n/3+l槽至第2n/3槽的下层边分别与第4n/3+l槽至第5n/3槽的上层边连接，将第4n/3+l槽中的第二列导体至第5n/3槽的下层边分别与第7n/3+l槽至第8n/3槽中的第一列导体的上层边连接，将第7n/3+l槽中的第二列导体至第8n/3槽的下层边分别与第ΙΟη/3+Ι槽至第lln/3槽中的第一列导体的上层边连接，将第10n/31槽至第lln/3槽的下层边分别与第n/3+l槽至第2n/3槽的上层边连接； 在所述转子的C相绕组的非接线端侧，将第2n/3+l槽至第η槽的上层边与第5η/3+1槽至第2η槽的下层边分别连接，将第5η/3+1槽至第6η槽的上层边分别与第8η/3+1槽至第3η槽的下层边连接，将第8η/3槽至第3η槽的上层边分别与第lln/3槽至第4n槽的下层边连接，将第lln/3+l槽至第4n槽的上层边分别与第2n/3+l槽至第η槽的下层边连接，在接线端侧，将第2η/3+1槽至第η槽的下层边分别与第5η/3+1槽至第2η槽的上层边连接，将第5η/3+1槽至第2η槽的下层边分别与第8η/3+1槽至第3η槽的上层边连接，将第8η/3+1槽中的第二列导体至第3η槽的下层边分别与第lln/3+l至第4η槽中的第一列导体的上层边连接，将第lln/3+l槽中的第二列导体至第4η槽的下层边分别与第2η/3+1槽至第η槽中的第一列导体的 上层边连接。
【文档编号】H02K3/12GK103475121SQ201210185762
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年6月6日 优先权日:2012年6月6日
【发明者】高亚州, 吴桂珍, 张昊 申请人:北京三一电机系统有限责任公司