一种三相交流无刷电机的定子绕组的制作方法

本发明涉及电机定子技术领域，更具体的说是涉及一种三相交流无刷电机的定子绕组。

背景技术：

无刷双馈电机一般采用电网电源和变频电源同时供电方式，具有运行可靠，要求的变频电源容量较小等特点，既能作为电动机以变频调速方式运行，又适合作为发电机，用于风力或是水力变速恒频发电等。

无刷双馈电机实际上是一种内部同时具有极对数pp和pc的电机。其转子绕组除要求同时具有极对数pp和pc外，还要求这两种极对数分别产生的磁动势旋转方向相反。与之对应，定子上也布置有极对数分别为pp和pc的两套绕组，这两套绕组一般分别称为定子功率绕组和定子控制绕组。

无刷双馈电机定子上功率绕组pp和控制绕组pc，这两套绕组从连接方式上来说，对供电电源而言，一般是并联连接的，也即定子功率绕组直接与电网电源连接，定子控制绕组通过变频器也与电网电源连接。而其内部气隙磁场，从转子侧来看，可以认为是由pp和这两个旋转方向相pc反的正弦波磁场叠加形成的驻波磁场，这个驻波磁场的峰值则由pp和pc磁场峰值叠加而成。

因为无刷双馈电机内部存在有pp和pc两个磁场，通常两个定子绕组电路上又采用并联接法，因此，与常规交流电机相比，无刷双馈电机还存在空载电流大，同容量电机体积较大等问题，这可能会限制无刷双馈电机在一些场合的应用。

因此，如何提供一种使无刷双馈电机空载电流能够降低，使用场合更加广泛的三相交流无刷电机的定子绕组是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种三相交流无刷电机的定子绕组，使无刷双馈电机空载电流能够降低，使用场合更加广泛。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种三相交流无刷电机的定子绕组，包括与定子绕组相连的三相交流电，还包括：功率绕组、控制绕组和变频器；所述功率绕组通过所述变频器与所述控制绕组电性连接。

通过上述的技术方案，本发明的技术效果是：其定子上布置有两套3相绕组，其中功率绕组极对数为pp的绕组通过变频器和控制绕组极对数为pc的绕组串联连接，通过极对数为pp的绕组接入三相交流电源。控制绕组与功率绕组串联连接使空载电流下降。

优选的，在上述的一种三相交流无刷电机的定子绕组中，还包括回馈器；所述回馈器一端与所述三相交流电连接，另一端与所述变频器的直流接线端电性连接。

通过上述的技术方案，本发明的技术效果是：因为功率绕组和控制绕组电流的频率不一样，因此这两者之间不能直接连接，变频器加上回馈器的配合，可用于提高变频器的减速制动能力，同时将电机在制动过程中产生并输入到变频器的能量回馈到电网，从而在满足变频器有效制动的同时，再生电能回收利用，通过回馈器，功率绕组和控制绕组就可以连接在一起，共用对外连接的出线端，提供了功率绕组和控制绕组到电源端的电流通路。

优选的，在上述的一种三相交流无刷电机的定子绕组中，所述功率绕组的极对数pp＝2。

优选的，在上述的一种三相交流无刷电机的定子绕组中，所述控制绕组的极对数pc＝4。

优选的，在上述的一种三相交流无刷电机的定子绕组中，所述功率绕组和所述控制绕组均为双层绕组。

优选的，在上述的一种三相交流无刷电机的定子绕组中，设计极对数pp＝2和极对数pc＝4，定子槽数z＝36的无刷双馈电机3相交流定子串联接法绕组接线方案。

极对数pp＝2的定子3相功率绕组槽号分别为ap相：1，2，3，-10，-11，-12，19，20，21，-28，-29，-30；bp相：7，8，9，-16，-17-18，25，26，27，-34，-35，-36；cp相：-4，-5，-6，13，14，15，-22，-23，-24，31，32，33。

极对数pc＝4的定子3相控制绕组槽号分别为ac相：1，2，-6，10，11，-15，19，20，-24，28，29，-33；bc相：4，5，-9，13，14，-18，22，23，-27，31，32，-36；cc相：-3，7，8，-12，16，17，-21，25，26，-30，34，35。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种三相交流无刷电机的定子绕组，使无刷双馈电机空载电流能够降低，使用场合更加广泛。上述绕线方法设计的交流无刷双馈电机具有空载励磁电流小的特点。其定子上布置有两套3相绕组，其中功率绕组通过变频器和控制绕组串联连接，通过极对数为pp的绕组接入三相交流电源。为使这种无刷双馈电机能够在全转速段工作，串联连接定子绕组电路中的变频器，其直流母线端也可以连接一个回馈器，回馈器的3相交流输出端与极对数为pp的3相绕组的输入端并联接入三相交流电源。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

1、现有技术中，定子功率绕组直接与电网电源连接，定子控制绕组通过变频器也与电网电源连接，本申请采用定子功率绕组与控制绕组串联连接的方式，使空载电流下降。

2、功率绕组和控制绕组电流的频率不一样，回馈器有改变频率的作用，通过回馈器，功率绕组和控制绕组就可以连接在一起，共用对外连接的出线端，提供了功率绕组和控制绕组到电源端的电流通路。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明的绕组连接变频器的示意图；

图2附图为本发明的绕组连接变频器和回馈器的示意图；

图3附图为本发明的实施例1绕组连接变频器的示意图；

图4附图为本发明的实施例1绕组连接变频器和回馈器的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种无刷双馈电机定子绕组的布置与连接方法，使无刷双馈电机空载电流能够降低，这也意味着能够降低电机有效材料的消耗，减小电机体积。

一种三相交流无刷电机的定子绕组，包括与定子绕组相连的三相交流电，，包括：功率绕组1、控制绕组2和变频器3；功率绕组1通过变频器3与控制绕组2电性连接。

为了进一步优化上述技术方案，还包括回馈器4；回馈器4一端与三相交流电连接，另一端与变频器3的直流接线端电性连接。

为了进一步优化上述技术方案，功率绕组1的极对数pp＝2。

为了进一步优化上述技术方案，控制绕组2的极对数pc＝4。

为了进一步优化上述技术方案，功率绕组1和控制绕组2均为双层绕组。

本发明公开的无刷双馈电机定子上布置有两套三相绕组，其中一套是极对数为pp的功率绕组，另一套是极对数为pc的控制绕组。根据无刷双馈电机运行原理，这定子绕组所产生的磁动势，从转子侧来看，旋转方向相反，其合成磁动势波为一种齿驻波。若不考虑磁路饱和，气隙中这个齿驻波的峰值是由极对数pp和pc这两个正弦波磁场波幅叠加而成。

因此，从原理上来说，与齿驻波磁场相适应，功率绕组和控制绕组应该串联连接。定子两套绕组也只有在串联连接的情况下，空载电流才可能下降。但是，由于功率绕组与控制绕组工作的频率不同，这两套绕组只能通过变频器进行串联连接。

附图1所示为无刷双馈电机定子两套三相绕组通过变频器串联连接的一种接线方式。图1中标记ap，bp，cp，表示定子三相功率绕组；标记ac，bc，cc，表示定子三相控制绕组。

以上附图1中的变频器为两象限变频器，因此，这时的无刷双馈电机，在作电动机运行的情况下，只能在自然同步速以上工作；在作发电机运行的情况下，只能在自然同步速以下工作。为使无刷双馈电机在全转速段工作，必须采用附图2的接线方式，在变频器直流母线端加装回馈单元或是回馈器，回馈单元或回馈器供了功率绕组和控制绕组到电源端的电流通路。

设计极对数pp＝2和极对数pc＝4，定子槽数z＝36的无刷双馈电机3相交流定子串联接法绕组接线方案。

极对数pp＝2的定子3相功率绕组槽号分别为ap相：1，2，3，-10，-11，-12，19，20，21，-28，-29，-30；bp相：7，8，9，-16，-17-18，25，26，27，-34，-35，-36；cp相：-4，-5，-6，13，14，15，-22，-23，-24，31，32，33。

极对数pc＝4的定子3相控制绕组槽号分别为ac相：1，2，-6，10，11，-15，19，20，-24，28，29，-33；bc相：4，5，-9，13，14，-18，22，23，-27，31，32，-36；cc相：-3，7，8，-12，16，17，-21，25，26，-30，34，35。

假定定子功率绕组和控制绕组均为双层绕组，根据上述槽号最后得到的绕组方案接线图如附图3和附图4所示。其中，附图3所示为只含变频器的接线方案，附图4所示为含变频器和回馈器的接线方案。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。