一种多相低压变频电机的制作方法

1.本实用新型涉及电力电子技术领域，具体涉及一种多相低压变频电机。


背景技术：

2.随着社会和经济的发展，以及工业化的普及，电机在日常生活以及各个行业领域的应用率越来越高，已经成为了生产制造业不可分割的一份子。而随着需求的增加，对于电机的要求也越来越高，例如在工业、民用和军事等领域对交流调速系统提出了更高的要求，特别是在大功率、高转矩密度、高功率密度和高可靠性等方面，尽管传统的三相电机及其调速技术已相当成熟，然而由于其自身的限制，无法完全满足低压情况下的大功率需求。
3.现有的三相电机虽然在正常的工作电压下能够以正常工作状态满足使用需求，但是在遇到低压情况，无法得到高电压时，现有的三相电机在工作电压不满足正常工作电压的情况下，则会降低自身的输出功率，导致工作效率降低。
4.因此，针对应用于低压情况下仍然输出大功率的电机的研究已经成为了急切需要解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型意在提供一种多相低压变频电机，以解决电机在低压情况下仍然保持自身大功率输出的技术问题。
6.为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种多相低压变频电机，包括壳体、定子和转子，所述定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯位于壳体内部且整体为圆环状，所述定子绕组缠绕在定子铁芯上，所述转子包括转子铁芯和转子绕组，所述转子铁芯位于所述定子铁芯的内部空腔内，所述转子绕组缠绕在转子铁芯上，所述定子绕组的相数有n相。
7.本方案的原理及优点是：实际应用时，通过改变原有三相电机的定子绕组的接线方式，将三相电机改制成多相电机，增加电机的相数分摊电流和功率，降低功率开关器件的电流和电压等级，使电机在低压情况下仍然能够大功率输出，满足电机在特殊情况下的使用需求。
8.本方案的优点在于，相比于现有的三相电机，通过增加定子绕组的相数，使电机的转矩波动小，定子的铜耗降低，提高了电机工作效率，同时因为电机的相数多，当有的相出现故障时，电机仍然能够正常启动并且降低功率运行，增强了电机的容错率，提高了电机的可靠性。
9.优选的，作为一种改进，定子绕组的相数n为大于等于6的整数。
10.将定子绕组的相数设置为大于等于6相，则电机变为多相电机，通过增加相数分摊电流和功率，降低了功率开关器件的电流和电压等级，同时也可避免功率器件并联使用所带来的动态和静态均流问题，提高系统的可靠性，而且随着电机相数的增加，电压空间矢量的个数成指数增长，为电压型逆变器的空间矢量脉宽调制控制等先进控制策略提供了充足
的控制资源。
11.优选的，作为一种改进，定子绕组的分布情况包括对称分布和不对称分布。
12.定子绕组的位置分布情况包括对称和不对称两种情况，能够增大多相电机的结构类型种类，使定子绕组能够根据不同的使用需求来进行设置，从而提高多相电机的工作效率。
13.优选的，作为一种改进，不对称分布为，由两套独立的三相绕组采用双三相绕组的布置方式连接。
14.将定子绕组设置为不对称分布的情况，引入两套独立的三相绕组，则能够利用外部设置的两个逆变器进行供电，保证电机正常工作的同时能够提高电机的工作效率。
15.优选的，作为一种改进，双三相绕组的布置方式为，两套独立的三相绕组分别采用对称分布设置，且位置相差30度电气角度。
16.将两套独立的三相绕组设置为对称分布，并且位置相差30度的电气角度，能够完全消除危害最严重的(1,5)和(1,7)、(5,1)和(7,1)次谐波磁动势，从而使电机及系统的性能得到大幅改善。
17.优选的，作为一种改进，定子绕组包括第一三相绕组和第二三相绕组。
18.将定子绕组设置为两个三相绕组从而使电机成为多相电机，电机的相数增大，绕组系数随着相数的增大而增大，从而使产生同样转矩的基波电流减小，定子的铜耗降低，从而提高了电机的工作效率。
19.优选的，作为一种改进，第一三相绕组和所述第二三相绕组均采用星形连接的连接方式。
20.定子绕组采用星形连接的接线方式，能够有效降低电机的启动电流，同时还降低了绕组的承受电压，从而降低了电机的绝缘等级，使电机运行的稳定性提高。
21.优选的，作为一种改进，第一三相绕组的中性点与所述第二三相绕组的中性点连接。
22.将第一三相绕组的中性点与第二三相绕组的中性点连接在一起，使两个三相绕组共中性点，从而在后续的供电电源使用上能够保持同步，提高电机的工作效率。
附图说明
23.图1为本实用新型一种多相低压变频电机实施例一的定子绕组接线示意图。
24.图2为本实用新型一种多相低压变频电机实施例一的多相电机接入变频器的接线示意图。
具体实施方式
25.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
26.实施例一：
27.本实施例基本如附图1所示：一种多相低压变频电机，包括壳体、定子和转子，定子包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯位于壳体内部且整体为圆环状，定子绕组缠绕在定子铁芯上，转子包括转子铁芯和转子绕组，转子铁芯位于定子铁芯的内部空腔内，转子绕组缠绕在转子铁芯上，定子绕组的相数有6相。
28.定子绕组包括第一三相绕组和第二三相绕组，且第一三相绕组和第二三相绕组均采用星形连接的连接方式，同时第一三相绕组的中性点与第二三相绕组的中性点连接在一起。第一三相绕组和第二三相绕组的位置分布情况为不对称分布，即由第一三相绕组和第二三相绕组这两套独立的三相绕组采用双三相绕组的布置方式连接，其中第一三相绕组和第二三相绕组分别采用对称分布设置，且位置相差30度电气角度。
29.如附图2所示，将电机接入变频器，两个三相绕组分别由两个逆变器供电，其中a1、b1、c1组成三相，由第一逆变器供电，与第一三相绕组连接；a2、b2、c2组成三相，由第二逆变器供电，与第二三相绕组连接。
30.多相电机的相数n为大于等于6的整数，为方便描述，本实施例中的多相电机为6相电机，本实施例以ypt500-4 1800kw 690v ip54电机为例。
31.在无法得到高压但需要电机输出大功率的场合，通过改变电机定子绕组的接线方式，将电机改制成六相电机，电机的相数增加，能够分摊电流和功率，降低了功率开关器件的电流和电压等级，同时也可避免功率器件并联使用所带来的动态和静态均流问题，提供系统的可靠性。而且随着电机相数的增加，电压空间矢量的个数成指数增长，为电压型逆变器的空间矢量脉宽调制控制等先进控制策略提供了充足的控制资源。
32.本实施例的具体实施过程如下：
33.第一步，不改变ypt500-4 1800kw 690v ip54电机的转子设置，通过更改定子接线方式改变电机的相数将电机设计成六相电机，将电机的定子绕组设置为两个三相绕组，具体为第一三相绕组和第二三相绕组，第一三相绕组和第二三相绕组均采用星形连接的连接方式，并且将第一三相绕组的中性点与第二三相绕组的中性点连接在一起。
34.第二步，第一三相绕组和第二三相绕组的位置分布情况设置为不对称分布，第一三相绕组和第二三相绕组这两套独立的三相绕组采用双三相绕组的布置方式连接，其中第一三相绕组和第二三相绕组分别采用对称分布设置，由于三相绕组的三相电压相位差是120度，因此第一三相绕组和第二三相绕组的每一相之间相差30度电气角度。
35.第三步，将六相电机接入输出为690v交流电的变频器，两个三相绕组分别由两个逆变器供电，其中a1、b1、c1组成三相，由第一逆变器供电，与第一三相绕组连接；a2、b2、c2组成三相，由第二逆变器供电，与第二三相绕组连接；第一三相绕组和第二三相绕组的中性点均与三相电的零线连接。
36.现有技术中，传统的三相电机在正常情况下能够满足使用需求，但是部分特殊用户，想用低成本买大功率电机，低压的情况下又想实现电机的大功率输出，一旦涉及到现有的电机无法做成高压电机，却要求电机保持大功率输出时，传统的三相电机由于自身的条件限制无法满足功率使用需求。而本方案中，利用传统的三相电机，通过改变定子绕组的接线方式，将三相电机改制成六相电机，通过增加电机的相数，不但可以实现低压电机高功率密度的目的，还可以消除低次磁动势谐波，转矩波动减小可以降低电机的噪声和振动，并改善低速运行性能；并且在其他相同的情况下，多相电机的绕组系数随着相数的增大而增大，从而使产生同样转矩的基波电流减小，定子的铜耗降低，而且由于多相电机相数多，当有一相或多相出现开路故障时，电机仍能正常启动并降低功率运行，通过适当的控制策略可以维持高性能运行。对于多相电机其绕组不局限于短距和分布式，电流也不一定必须是正弦的，因此多相电机的设计比三相电机更加灵活。
37.以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。