无公约数奇数槽分数槽分布绕组的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于三相电机绕组技术，属于电机基础技术。
【背景技术】
[0002]电机技术是现代工业技术的基础，绕组技术是电机技术的基础。已有的绕组体系已经不能满足目前高性能电机设计的要求，现有绕组体系用于永磁同步电机需要斜槽、斜极、开辅助槽等特殊工艺解决齿槽力矩，增加了生产加工难度，也降低了电机性能和效能。这个问题已经有很多国内外电机专家进行过论证、分析和研究，但这些研究的主题一直集中在分数槽集中绕组领域，分布绕组似乎不被重视。开发一种不需要斜槽就可以有效消除齿槽力矩的绕组方案，是解决这个问题的最好方法。
【发明内容】
[0003]本发明是为解决上述问题而开发的，一系列可以用于三相永磁直流无刷电机、三相感应电机、永磁同步电机及三相发电机的无公约数奇数槽分数槽分布绕组。
[0004]为实现发明的目的，设计了有效解决永磁同步电机齿槽力矩的共80种极槽组合和与之对应的排列顺序，这些极槽组合能最大限度的降低电机齿槽力矩。
[0005]为实现发明的目的，本发明设计的绕组分别是40组无公约数奇数槽分数槽分布绕组长距绕组(图1);和40组无公约数奇数槽分数槽分布绕组短距绕组(图2)。这些绕组的共同特征是电机槽数为奇数，极数与槽数没有1以外的公约数，极数与槽数为互质数，电机极数与槽数的最小公倍数是两者的乘积，绕组线圈跨距为4。
[0006]为实现发明的目的，解决无公约奇数槽数分数槽分布绕组存在的反电势的平衡问题，我们的方法是为每一个极槽组合绕组方案设计了独有的绕组排列顺序，并编制成表格是无公约数奇数槽分数槽分布绕组长距绕组排列顺序表(图1)，和无公约数奇数槽分数槽分布绕组短距绕组排列顺序表(图2)，每一个极槽组合绕组方案按照表格中的绕组顺序排列各相线圈，并按已经设计好的相序表(图3)所示的相序相距进行相位分配就可以了。
【附图说明】
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1.图1:无公约数奇数槽分数槽分布绕组长距绕组排列顺序表
2.图2:无公约数奇数槽分数槽分布绕组短距绕组排列顺序表
3.图3:相序表
4图4:线圈连接方法1
5.图5:线圈连接方法2 (电源端接法1)
6图6:线圈连接方法3
7.图7:线圈连接方法4(电源端接法2)
8.图8:57槽14极电机绕组图具体实施例:
实施例1:本发明是这样实现的:影响永磁电机的齿槽效应大小的最直接因素是齿槽基波频率，齿槽基波频率越高齿槽力矩越小，这是业内人士共知的。提高齿槽基波频率的最直接方法就是加大极数与槽数的最小公倍数。本发明利用提高齿槽基波频率的方法，设计出了无公约数奇数槽分数槽分布绕组和相对应的极数与槽数的组合，电机槽数为奇数，极数与槽数没有1以外的公约数，极数与槽数为互质数，电机极数与槽数的最小公倍数是两者的乘积，绕组线圈跨距为4。这种绕组组合的最小公倍数就是极数和槽数的乘积，这样最大化的提高了齿槽基波频率，有效减小了齿槽力矩，并已进行样机验证。无公约数奇数槽分数槽分布绕组最大的难点在于三相电势平衡，为了解决这个问题，通过大量数学计算，我们设计了一套绕组排列顺序表(图1)、(图2)，并设计出与之对应的相序表(图3)，规定了线圈连接方法1 (图4)、线圈连接方法2(图5)、线圈连接方法3(图6)、线圈连接方法4(图7)。按照这些表格和连接方法图可以为每一个绕组方案画出绕组分布图。
[0008]实施例2:为实现发明的目的，本发明所涉及的无公约数奇数槽分数槽分布绕组长距绕组排列顺序表(图1)和无公约数奇数槽分数槽分布绕组短距绕组排列顺序表(图
2)，由序号、槽数、极数、极对数、基础排列顺序与组数5项组成，每个序号代表一个绕组极槽组合方案。表格中基础排列顺序与组数下又分为4个分栏，每个栏中有一组字母组合，每一个字母组合是一个基础排列顺序，每个基础排列顺序下对应单个绕组极槽组合方案有一个数字，这个数字是代表对应的基础排列组合循环排列的次数。
[0009]本发明是这样实现的，本发明所记载的所有绕组方案，是以U、V、W三个字母的顺序的方案表述的，这个方法可以使设计者更有效的了解绕组的分布顺序和逻辑。(图1)中序号1对应的就是57槽14极极槽组合绕组方案，其中基础排列组合是“UUWVV”、“UWVV”、“UffffV”、“UUWV”4种，基础排列组合分别对应的数字是1、4、5、4。这里的表格含义是这样的:1 组“UUWVV”，4 组“UWVV”，5 组“UffffV”，4 组“UUWV”，排成一整组顺序为:“UUWVV，UWVV,UffVV, UffVV, UffVV, UffffV，UffffV，UffffV，UffffV，UffffV，uuwv, uuwv, uuwv, uuwv”。其他所有方案同理排列。
[0010]实施例3:本发明是这样实现的，分析(图1)和(图2)中涉及的所有排列顺序，长距绕组1-9槽排列顺序均为“UUWVVUWVV”，短距绕组1-8槽排列顺序均为“UUWVUUWV”，计算所有绕组的相距均满足相序表(图3)，设计出固定三相第一个线圈接线方式为长距绕组U、v两相接线按(图5)方法开始，W相按(图7)的方法开始；短距绕组U相接线按(图5)方法开始，V、W两相相按(图7)的方法开始，进入的箭头就是电源端。后续绕组按4个接线方法对应参照连接即可。
[0011]实施例4:本发明是这样实现的:以57槽14极电机绕组图(图8)为例，(图8)是根据(图1)中序号1的方案画出的。按(图1)所示的57槽14极分布顺序，1组“UUWVV”，4 组“UWVV”，5 组“UWWV”，4 组“UUWV”，排成一整组顺序为:“UUWVV，UWVV，UWVV，UWVV，UWVV,UffffV, UffffV, UffffV, UffffV, UffffV, uuwv, uuwv, uuwv, uuwv”。按上述绕组顺序结合相序表(图
3)画出绕组线圈示意图，因为57槽14极为长距绕组，为长距绕组U、V两相接线按(图5)方法开始，W相按(图7)的方法开始，依次连接所有线圈。
[0012]根据(图2)所示列出87槽11极绕组分布顺序如下:
UUWV, UUWV, UUWV, UUWV, UUWV, UUWV, UUWV, UffffV, UffffV, UffffV, UffffV, UffffV, UffffV, UffffV,UWVV, UWVV, UWVV, UWVV, UWVV, UWVV, UWVV, UWVo如需画出绕组图按上述方法即可。
[0013]本发明所设计的无公约数奇数分数槽分布绕组已经进行了原理样机测试，并得到相关专家好评，具有广泛的推广意义，广泛使用对发电机的波形质量、谐波控制等方面都有非常大的意义，对目前推广的永磁电机更可以提高效率，提高稳定性。用于感应电机可以有效减少谐波，减小对电网的影响。
【主权项】
1.本发明是一系列无公约数奇数槽分数槽分布绕组，其特征在于:是80组极槽数组合和与之对应的绕组顺序，包括40组无公约数奇数槽分数槽分布绕组长距绕组排列顺序(图1)和40组无公约数奇数槽分数槽分布绕组短距绕组排列顺序(图2)。2.权利要求1所述的无公约数奇数槽分数槽分布绕组其特征在于:无公约数奇数槽分数槽分布绕组长距绕组排列顺序(图1)和无公约数奇数槽分数槽分布绕组短距绕组排列顺序(图2)明确描述所有极槽组合的绕组排列顺序。3.权利要求1所述的无公约数奇数槽分数槽分布绕组其特征在于:绕组的相距相位按(图3)分配，绕组的线圈排列顺序是按(图1)和(图2)记载的顺序排列。
【专利摘要】本发明属于三相电机绕组技术，属于电机技术的基础技术。本发明是为解决上述问题而开发的，一系列可以用于三相永磁直流无刷电机、三相感应电机、永磁同步电机及三相发电机的无公约数奇数槽分数槽分布绕组。为实现发明的目的，设计了有效解决永磁直流无刷电机齿槽力矩的共80种绕组和与之对应的极槽组合，这些组合能最大限度的降低电机齿槽力矩。
【IPC分类】H02K29/00, H02K21/02, H02K3/16, H02K3/28
【公开号】CN105356639
【申请号】CN201510909109
【发明人】王东立
【申请人】王东立
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月11日