一种单相发电机短路电流限制结构的制作方法

本发明涉及一种单相发电机短路电流限制结构。

背景技术：

随着全电、多电飞机技术的研究发展，机载设备越来越多的以发电机提供的电能做为二次能源，其特点主要为能量传输便捷，控制简便以及调整变换简单，同时采用发电机的供电系统其性能、体积和容量上有着更优异的性能，并且具有更好的维修性及可靠性。

永磁同步交流发电机是将动能转换为电能的一种设备，一般包括定子和转子，转子上布置永磁体，定子上布置供电绕组。发电机工作时由外部驱动设备拖动电机转子旋转，定子绕组在旋转磁场中产生感应电压，连接用电设备后，形成回路为用电设备提供电能。

由于机载设备安装空间有限，为最大化的利用空间，多采用集成技术，将多个功能集成在一套设备上，表现为由一台发电机同时为多个设备供电。为实现发电机的多功能集成技术，将定子绕组分为多套，分别对外提供不同的电能，这种方式存在的最大问题就是当其中一个用电设备发生短路故障时，由于产生的短路电流较大，会造成发电机发热剧增，损坏发电机绝缘甚至导致起火，影响整体设备使用安全。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种单相发电机短路电流限制结构，该单相发电机短路电流限制结构能有效降低发电机短路电流，并确保发电机有备用绕组可在故障情况下正常供电。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种单相发电机短路电流限制结构；至少两组单相绕组，每组绕组均绕于多个齿上，至少其中一组绕组齿数是另一组绕组齿数的两倍以上的整数倍，每一组绕组中均有至少一个齿上的线圈相对于其他齿上的线圈反向绕制。

所述多组单相绕组中，绕组齿数最多的一组所绕齿数为四的倍数。

所述多组单相绕组中，任意一组所绕齿数均为二的倍数。

所述多组单相绕组中，至少有两组单相绕组，其中一组的绕组所在齿相对于另一组绕组所在齿均布。

所述多组单相绕组中，任意一组单相绕组中线圈匝数均有至少两种匝数规格。

所述单相绕组为三组。

所述齿为18个。

所述单相绕组为三组，三组单相绕组所绕齿数分别为12个、4个、2个。

本发明的有益效果在于：可确保在发电机工作中发生短路情况时，短路电流得到有效限制，从而提高电机运行可靠性，基于本发明，在同样条件下的发电机只需改动绕线方式和漆包线线径，即可降低发电机短路电流，减少电机的制造成本。

附图说明

图1是本发明一种实施例的电机定子齿分布图；

图2是上述实施例中的第一组单相绕组的排绕结构示意图；

图3是上述实施例中的第二组单相绕组的排绕结构示意图；

图4是上述实施例中的第三组单相绕组的排绕结构示意图。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

本发明提供一种单相发电机短路电流限制结构；至少两组单相绕组，每组绕组均绕于多个齿上，至少其中一组绕组齿数是另一组绕组齿数的两倍以上的整数倍，每一组绕组中均有至少一个齿上的线圈相对于其他齿上的线圈反向绕制。

多组单相绕组中，绕组齿数最多的一组所绕齿数为四的倍数。

多组单相绕组中，任意一组所绕齿数均为二的倍数。

多组单相绕组中，至少有两组单相绕组，其中一组的绕组所在齿相对于另一组绕组所在齿均布。

多组单相绕组中，任意一组单相绕组中线圈匝数均有至少两种匝数规格。

实施例

采用上述方案，单相绕组为三组，一种具体实现方案如图1至图4所示。

如图1所示，定子铁芯上开18个均布槽，定子绕组镶嵌在定子铁芯定子绕组采用集中绕组布置方式。

以齿绕组表示，绕线齿包括第一齿1、第二齿2、第三齿3、第四齿4、第五齿5、第六齿6、第七齿7、第八齿8、第九齿9、第十齿10、第十一齿11、第十二齿12、第十三齿13、第十四齿14、第十五齿15、第十六齿16、第十七齿17、第十八齿18。

将定子齿上绕组分为三组，分别记为a、b、c，均为单相绕组，三组单相绕组分别对外提供单相交流电源。

三组单相绕组绕制时均采用漆包线进行，由一根漆包线从每套绕组的第一个齿绕制到最后一齿。

绕制过程中应采取排绕的方式进行，提高槽利用率和输出性能稳定性。

发电机对外输出空载电压公式为：

e＝4.44fwk1φ(1)

其中：e为输出电势，单位v，k1为绕组系数，w为绕组匝数，φ为气隙磁通，单位wb；f为频率，单位hz；

发电机短路电流计算公式为：

其中：i为短路电流，单位a；e1为电势，单位v；ra为电阻，单位ω；xσ为感抗，单位ω。

三组单相绕组中：

如图2所示，a套单相绕组所绕定子齿为：第1齿、第2齿、第4齿、第5齿，第7齿、第8齿，第10齿、第11齿，第13齿、第14齿，第16齿、第17齿。

a套单相绕组：每两相近的齿可组成一小组齿，其中在第1齿、第2齿、第4齿、第5齿，第7齿、第8齿，第10齿、第11齿，第13齿、第14齿上正向绕制提供正向电压，在第16齿、第17齿上反向绕制提供反向电压。

a套绕组对外产生空载电压的有效匝数为(68+26)*5-(60+28)＝382匝。

由此，a套绕组采用在第16齿、第17齿上反向绕制，可增大a套绕组的电阻ra，提升绕组上感抗xσ，同时可抵消其余齿绕组产生的电势e。

a套绕组在第1齿进线处和第17齿出线处采用引出线焊接引出。

如图3所示，b套单相绕组所绕定子齿为：第3齿、第6齿、第9齿、第12齿；其中，在第3齿、第6齿、第9齿上正向绕制，在第12齿上线圈反向绕制。

b套绕组对外产生空载电压的有效匝数为101+12+101-12＝202匝。

b套绕组用第十二齿上线圈反向绕制目的在于增大b套绕组的电阻ra和感抗xσ，提升绕组上电抗同时可抵消第三齿、第六齿、第九齿绕组产生的电压e。

b套绕组在第3齿进线处和第12齿出线处采用引出线焊接引出。

如图4所示，c套单相绕组所绕定子齿为第15齿和第18齿。

c套单相绕组在第15齿上正向绕制，在第18齿上线圈反向绕制，反向绕制目的在于增大c套绕组的电阻ra和感抗xσ，降低电势e；

c套单相绕组对外产生空载电压的有效匝数为93-59＝34匝。

c套单相绕组在第15齿进线处和第18齿出线处采用引出线焊接引出。

由此，与常规单相发电机相比，由于绕组电阻和感抗增高，当发电机发生短路情况时，发电机短路电流得到限制，电机中配套3套单相绕组，当一套绕组负载出现短路情况时，较小的短路电流不会导致发电机发热严重，进而保证发电机其余绕组正常工作，保证剩余绕组的正常供电，保证发电机及供电系统的稳定可靠。

可见，采用本申请的方案，在同样参数条件下的电机只需更改绕线方式，即可降低电机的短路电流，降低电机的生产成本。