一种交流无刷双馈电机绕线式转子绕组及其制备方法与流程

本发明涉及交流无刷双馈电机技术领域，尤其涉及一种交流无刷双馈电机绕线式转子绕组及其制备方法。

背景技术：

无刷双馈电机采用电网电源和变频电源分别供电，运行可靠，要求的变频电源容量较小等特点，既能以电动机变频调速方式运行，又适合作为发电机，用于风力或是水力变速恒频发电等。

无刷双馈电机具有两种不同的极对数和，因此定子上一般布置有极对数分别为和的两套绕组，与之对应，转子也要求同时具有极对数和，且要求从转子边看过去，这两种极对数对应的旋转磁场转向相反。

在中国已经申请的专利文献cn200910061297、cn201110345871、cn201210306373以及zl201511003984.x中，描述了关于绕线式转子无刷双馈电机的技术方案。这种无刷双馈电机转子采用齿谐波原理设计，其线圈数目和分布形式，以及跨距和匝数等可以灵活选择，谐波含量小，因而可能会有更好性能。但是，这种绕线转子绕组与常规绕组相比较，可以选择的绕组方案数较多，设计方法与接线方式相对复杂，容易存在线圈端部结构不规范，接线端排列不整齐等问题。

另外，这种电机转子绕组的极对数p1和p2，可以有多种选择方式，其中极对数比p1:p2=2:4是一种比较常用的极比，在电机大容量较大的情况下，线圈匝数需用矩形导体制作，这时线圈端部结构形状不整齐的问题将会更加突出。

技术实现要素：

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种交流无刷双馈电机绕线式转子绕组及其制备方法，其线圈数目和分布形式合理，跨距和匝数能够灵活选择，谐波含量小，使用性能高，设计方法简单，接线方式简单，线圈端部结构规整，接线端排列整齐。

本发明提出的一种交流无刷双馈电机绕线式转子绕组，包括一个三相双层子绕组和一个三相单层子绕组；三相双层子绕组和三相单层子绕组复合并构成三相三层绕组；三相三层绕组具有p1和p2两种不同的极对数，且其极对数比为p1:p2=2:4；

在三相三层绕组中，每相绕组均由两个子相绕组串联连接并自成闭路，两个子绕组中的线圈节距不同，但线圈匝数相同

本发明中，绕组线圈数目和分布形式合理，跨距和匝数能够灵活选择，谐波含量小，使用性能高。

本发明中，还提出一种交流无刷双馈电机绕线式转子绕组的制备方法，包括以下步骤：

s1，获取在基本极对数p1和p2下均互差120°电角度的三相双层绕组，三相双层绕组的每个线圈短路联结成一个闭合回路，每槽对应一个线圈；其中，p1:p2=2:4，转子初步槽数zr=p1+p2；

s2，将转子初步槽数zr分裂为多个转子槽数，其转子槽数z=krzr；其中kr为裂槽系数且kr为正整数；

s3，将s1中一个三相双层绕组中的线圈分裂为nr1个线圈，线圈沿转子圆周在转子槽中放置，以构成一个三相双层子绕组，nr1＜kr，；其中，nr1个线圈依次间隔αr=360°/z槽距角设置，其节距为yr1；

s4,将s1中另一个三相双层绕组中的线圈分裂为nr2个线圈，线圈沿转子圆周在转子槽中放置且串联连接，以构成一个三相单层子绕组；其中，nr2个线圈依次间隔αr=360°/z槽距角设置，其节距为yr2；同时，nr2与yr2还满足条件：yr2=z/（p1+p2）r－nr2；

s5，三相双层子绕组和三相单层子绕组的相轴线间距为lrαr个槽距角,其对应相绕组串联后联结成闭合回路；其中，0＜lr＜1；

s6，调整裂槽系数、两个子绕组相轴线间距、线圈数和和线圈节距和，以提高极对数和的绕组系数以及降低高次齿谐波磁动势相对幅值。

本发明中，绕组设计方法简单，接线方式简单，线圈端部结构规整，接线端排列整齐，转子绕组使用性能高。

附图说明

图1为本发明提出的交流无刷双馈电机绕线式转子绕组及其制备方法的接线方式示意图。

图2为本发明提出的交流无刷双馈电机绕线式转子绕组及其制备方法中的90槽4/8极转子绕组接线图。

图1中，的a2、b2和c2表示三相双层子绕组；a1、b1和c1表示三相单层子绕组；图2中，双虚线框内表示双层子绕组所属线圈槽号，节距yr1=12，单虚线框内表示单层子绕组所属线圈槽号，节距yr2=10。

具体实施方式

如图1-2所示，图1为本发明提出的交流无刷双馈电机绕线式转子绕组接线方式示意图。

图2为本发明提出的交流无刷双馈电机绕线式转子绕组的90槽4/8极转子绕组接线图。

实施例1

参照图1，本发明提出的一种交流无刷双馈电机绕线式转子绕组，包括一个三相双层子绕组和一个三相单层子绕组；三相双层子绕组和三相单层子绕组复合并构成三相三层绕组；三相三层绕组具有p1和p2两种不同的极对数，且其极对数比为p1:p2=2:4；

在三相三层绕组中，每相绕组均由两个子相绕组串联连接并自成闭路，两个子绕组中的线圈节距不同，但线圈匝数相同。

本发明中，绕组线圈数目和分布形式合理，跨距和匝数能够灵活选择，谐波含量小，使用性能高，设计方法简单，接线方式简单，线圈端部结构规整，接线端排列整齐。

本发明提还提出一种交流无刷双馈电机绕线式转子绕组的制备方法，包括以下步骤：

s1，获取在基本极对数p1和p2下均互差120°电角度的三相双层绕组，三相双层绕组的每个线圈短路联结成一个闭合回路，每槽对应一个线圈；其中，p1:p2=2:4，转子初步槽数zr=p1+p2；

s2，将转子初步槽数zr分裂为多个转子槽数，其转子槽数z=krzr；其中kr为裂槽系数且kr为正整数；

s3，将s1中一个三相双层绕组中的线圈分裂为nr1个线圈，线圈沿转子圆周在转子槽中放置，以构成一个三相双层子绕组，nr1＜kr，；其中，nr1个线圈依次间隔αr=360°/z槽距角设置，其节距为yr1；

s4,将s1中另一个三相双层绕组中的线圈分裂为nr2个线圈，线圈沿转子圆周在转子槽中放置且串联连接，以构成一个三相单层子绕组；其中，nr2个线圈依次间隔αr=360°/z槽距角设置，其节距为yr2；同时，nr2与yr2还满足条件：yr2=z/（p1+p2）－nr2；

s5，三相双层子绕组和三相单层子绕组的相轴线间距为lrαr个槽距角,其对应相绕组串联后联结成闭合回路；其中，0＜lr＜1；

s6，调整裂槽系数、两个子绕组相轴线间距、线圈数和和线圈节距和，以提高极对数和的绕组系数以及降低高次齿谐波磁动势相对幅值。

本发明中，设备设计方法简单，接线方式简单，线圈端部结构规整，接线端排列整齐，转子绕组使用性能高。

实施例2

参照图2，本发明提出的一种交流无刷双馈电机绕线式转子绕组，包括一个三相双层子绕组和一个三相单层子绕组；三相双层子绕组和三相单层子绕组复合并构成三相三层绕组；三相三层绕组具有p1和p2两种不同的极对数，p1=2，p2=4；

在三相三层绕组中，每相绕组均由两个子相绕组串联连接并自成闭路，两个子绕组中的线圈节距不同，但线圈匝数相同。

本发明提还提出一种交流无刷双馈电机绕线式转子绕组的制备方法，包括以下步骤：

s1，获取在基本极对数p1和p2下均互差120°电角度的三相双层绕组，三相双层绕组的每个线圈短路联结成一个闭合回路，每槽对应一个线圈；其中，p1:p2=2:4，转子初步槽数zr=p1+p2；

s2，将转子初步槽数zr分裂为多个转子槽数，其转子槽数z=krzr；其中kr为裂槽系数且kr为正整数；

s3，将s1中一个三相双层绕组中的线圈分裂为nr1个线圈，线圈沿转子圆周在转子槽中放置，以构成一个三相双层子绕组，nr1＜kr，；其中，nr1个线圈依次间隔αr=360°/z槽距角设置，其节距为yr1；

s4,将s1中另一个三相双层绕组中的线圈分裂为nr2个线圈，线圈沿转子圆周在转子槽中放置且串联连接，以构成一个三相单层子绕组；其中，nr2个线圈依次间隔αr=360°/z槽距角设置，其节距为yr2；同时，nr2与yr2还满足条件：yr2=z/（p1+p2）－nr2；

s5，三相双层子绕组和三相单层子绕组的相轴线间距为lrαr个槽距角,其对应相绕组串联后联结成闭合回路；其中，0＜lr＜1；

s6，调整裂槽系数、两个子绕组相轴线间距、线圈数和和线圈节距和，以提高极对数和的绕组系数以及降低高次齿谐波磁动势相对幅值；

其中，zr=p1+p2=6，yr1=12，nr1=10，kr=15，z=krzr=90，即，条支路含有10个线圈，每相有两条支路，为一个双层的子绕组；

a2相一条支路线圈号取为1，2，3，4，5，6，7，8，9，10；与之同相位的另一条支路线圈号46，47，48，49，50，51，52，53，54，55；

b2相一条支路线圈号取为16，17，18，19，20，21，22，23，24，25；与之同相位的另一条支路线圈号61，62，63，64，65，66，67，68，69，70；

c2相一条支路线圈号取为31，32，33，34，35，36，37，38，39，40，与之同相位的另一条支路线圈号76，77，78，79，80，81，82，83，84，85；

其中，yr2=10，nr2=5；

yr2=z/（p1+p2）－nr2=90/60－5=10，为一个单层的子绕组；

对应a1相一条支路线圈号取4，5，6，7，8另一条支路线圈号取49，50，51，52，53；对应b1相一条支路线圈号取19，20，21，22，23，另一条支路线圈号取64，65，66，67，68，对应c1相一条支路线圈号取34，35，36，37，38，另一条支路线圈号取79，80，81，82，83；

这两个双层子绕组和单层子绕组的相轴线间距为lr=0.5槽距，将各相绕组支路所属线圈串联后，通过闭合的短路线连接在一起，每相有两条支路，三相共有六条支路，最后得到的绕组方案接线图如附图2所示。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。