专利名称：三相电动机每极每相槽数q为6/7/8中的全优绕组的制作方法
技术领域：
电动机制造背景技术 金阳 陈维静.一个双层不等匝绕组的优化布置.中小型电机，1994，21(4)14～17求双层同心式等槽满率匝比优化方案。优化结果表中q＝6的第一方案5/7次谐波幅值(绕组系数)0.0331/0.0684。7次谐波幅值高于q＝6Y＝16/15等匝方案的对应值0.0497/0.0376。5/7次谐波幅值对电机M-S曲线和杂耗起决定性影响。5次谐波降低起动转矩，7次谐波降低最小转矩。
卫爱民 单敬爱 李莉.三相实用型正弦分布绕组的研究.中小型电机，1996，23(1)7～11。求双层同心式不加等槽满率限制匝比优化方案。
对方法归结为对An+A(q-n+1)/2＝COS[(q+0.5-0.5y+n-1)*60°/q]和A(q-n+1)+An/2＝COS[(q+0.5-0.5y+q-n)*60°/q]方程组求解得匝比。
对表1中q＝6解方程组，求得匝比Z1/Z2/Z3/Z4/Z5/Z6(跨距最大即最外链为Z1，跨距最小即最内链为Z6)为0.945/0.817/0.662/0.488/0.299/0.101。得综合谐波强度/5次谐波幅值/7次谐波幅值为3.933/0.00020/0.00003。槽内导体数比为1.046/1.116/1.150，平均值为1.104，最大值对平均值的比为1.042，即因槽满率不等绕组电阻增加4.2％。如果过渡到等槽满率0.9/0.8/0.6/0.4/0.2/0.1(0.1+0.9为槽内导体数1，称0.1为最内链匝比)。相应数据为4.085/0.04913/0.00151。
对表1中q＝7解方程组，求得匝比Z1/Z2/Z3/Z4/Z5/Z6/Z7为0.954/0.846/0.720/0.577/0.422/0.256/0.086。相应数据为0.006/0.00010/0.00022。槽内导体数比为1.040/1.102/1.142/1.154，平均值为1.1095，最大值对平均值的比为1.040，即因槽满率不等绕组电阻增加4.0％。如果过渡到等槽满率0.9/0.8/0.7/0.5/0.3/0.2/0.1相应数据为1.018/0.04438/0。
对表1中q＝8解方程组，求得匝比Z1/Z2/Z3/Z4/Z5/Z6/Z7/Z8为0.960/0.869/0.761/0.642/0.510/0.372/0.225/0.076。相应数据为0.005/0.00005/0.00014。槽内导体数比为1.036/1.094/1.133/1.152，平均值为1.1038，最大值对平均值的比为1.044，即因槽满率不等绕组电阻增加4.4％。如果过渡到等槽满率0.9/0.8/0.7/0.6/0.4/0.3/0.2/0.1相应数据为0.752/0.03125/0.01243。
王怀林.谈适用于对称不等匝的绕组系数公式.中小型电机，1996，23(2)28～29有公式，有参数q+0.5-0.5Y，为权数可视技术提供了条件。
发明内容
背景技术：
中不等槽满率，绕组电阻增加4.0％以上。等槽满率和不等槽满率过渡到等槽满率不能做到5/7次谐波幅值同时低于1％。同时最内链匝比太小，对基匝是小匝数往往成为不可能。最内链匝数太小并绕根数又不多时，插相间纸需防止插错。这些都阻碍了背景技术实施。
尽可能高的最内链匝比和5/7次谐波幅值同时低于1％的等槽满率方案是理想方案。本发明，利用Excel权数可视技术，找到了理想方案。
Excel权数可视技术布局A2为每极每相槽数，B2为跨距，C2＝A2+0.5-0.5*B2 C3＝C2+1，选中C3自动填充至C9，这就是槽权数。D2～D9输入对应匝数(含零匝，等匝也可全取1)。D10＝SUM(D2D9)。F1输入1，G1至R1输入5，7，11，13...35，37(37以内6倍数加，减1)F2＝$D2*COS(F$1*3.1415926*$C2/3/$A$2)选中F2自动填充至F9。这就是槽权数效应。F10＝SUM(F2F9)这就是槽权数效应和。F11＝F10/$D$10。F12＝F11/$F$11/F$1*100。F13＝F12*F12。选中F2至F13向右自动填充至R13。S13＝SUM(G13R13)。F14＝SQR(S13)布局中的文字和符号A1输为q，B1输为Y，D1输为匝数或匝数比，E1输为谐波次数，E11输为绕组系数(幅值)，E12输为比值百分数，E13输为比值百分数平方，E14输为综合谐波强度。
对q＝6用三步骤调5，7次谐波。
设1-6链匝比为a，b，c，1-c，1-b，1-a。解5，7，11次谐波为零三方程组，得a＝0.44，b＝1.61，c＝-0.7。无意义。解5，7，次谐波为零二方程组，可能有无数解。加上小匝不要太小的限制，运用Excel权数可视技术找到了理想解，导致了本发明。下表等匝5次谐波负，7次谐波正。步骤一 减6(少减工艺性好)增1明显降5次。步骤二 减5(少减工艺性好)增2等效降5，7次。步骤三 减4增3降5次又降7次，解5次谐波为零方程得3链对4链匝比。观察11次谐波降，升，升。
对q＝7也照此办理，表给出了产品/正弦/取等槽满率/本发明相应数据。
对q＝8外6链也照此办珏，内2链调试，也有相应数据。
q＝6/7/8 Y和Y2系列产品试优化表
注表中不符合基匝比的有的给出了多个方案。
本图是电机制造中广泛采用的双层同心式绕组示意图，以q＝6示意图为例，本图明示了绕组6链的跨距分别是17(1-18)、15(2-17)、13(3-16)、11(4-15)、9(5-14)、7(6-13)。平均跨距Y＝12。明示了上下层同相组对称轴的位置，以及第一链对对称轴A-A的距离槽数0.5(与公式q+0.5-0.5Y＝6.5-12/2＝0.5 一致)。明示了绕组第1链(最外链)和第6链(最内链)，第2链和第5链，第3链和第4链位于同一槽。明示了第1链匝数加第6链匝数，第2链匝数加第5链匝数，第3链匝数加第4链匝数相等，即为等槽满率。同一槽内的匝数和称为槽内导体数。
具体实施例方式
对表中总匝数不变电机，做好线模按相关工艺直接实施。测得性能后，再进一步优化节材。对表中总匝数增加电机反算线规，做好线模，按相关工艺直接实施。称重记录节材比例，测得性能总结。因5/7次谐波低，电机转矩实验值高于计算值较多，电机转矩无忧。用于初次设计，算得的起动转矩、最大转矩值可适当低于标准值，以让其它性能更优。包括电机效率。
方案的方法Excel权数可视技术可用于产品5/7次谐波有选择性的削弱。例如下表Y280M-2不等匝7次谐波为零使最小转矩倍数高达2.13。
已批量制作表中Y180-250电机，绕组长度系数0.985，截面系数1，电阻系数0.985。测得Y200L1-2带风扇噪声声功率级64分贝(1级标准90分贝，2级标准95分贝)。已制作表中多台Y315S-4电机，绕组长度系数0.94，截面系数0.94，电阻系数1，重量系数0.8836，省铜11.64％。表中所有规格电阻系数不大于1，高基波、低谐波、电阻不增加电机性能会全优。
已有实施效益支持我作为非设计者，对Y180-280两极电机，Y225-280四极电机，Y250-280六极电机二次设计为双层对称不等匝叠绕组。仅有限的降低了5，7次谐波。业余推动实施。从91年至98年7月，投产10878台，省铜31741公斤。同时降低槽满率，省工时效益可观。
已有双层叠绕对称不等匝(有限降低5/7次谐波)试验结果技术支持
注4规格原温升55.1/54.05/56.9/55.8。试制温升60/59.8/未做/52.5。Y280M-2不等匝方案是S铁心M线模，同时省铁心35mm，因最大转矩达4.39倍过大，未改进未投产。Y315S-2因转车间生产而终止于上述实验。
权利要求
对现行产品，两背景技术和本发明5/7次谐波幅值百分数和相关数据列表如下
表中直接等槽满率是等槽满率对等匝优化背景技术之一。表中不等槽满率过渡为等槽满率是对等匝优化背景技术之二。先求不等槽满率匝比再就近取为等槽满率。本发明应用Excel权数可视技术对q＝6经三步骤调槽内导体数构成1.5/1/1/1/1/0.5；1.5/1.5/1/1/0.5/0.5；1.5/1.5/1.313/0.687/0.5/0.5求得匝比。运用到q＝7为1.5/1.5/1.5/1/0.5/0.5/0.5，运用到q＝8为1.5/1.5/1.5/1.2/0.8/0.5/0.5/0.5。谐波幅值如上表。本发明上述匝比对三个每极每相槽数，即q＝6/7/8都达到了5/7次谐波同时低于1％，综合谐波强度明显低于等匝方案，低于背景技术1。表中最内链匝数除以槽内导体数(最内链匝数和最外内链匝数的和)，即占槽比。该数是一个重要数值。因若原等匝槽内导体数很小乘以一个又很小占槽比得到的是无法实施的匝数，再取整谐波差别又很大。另外占槽比小工艺性也差一些。本发明等槽满率可使绕组不增加电阻，高基波低谐波，电机性能会全优。实施后可三次设计节材。可望替代对应的现行双层叠绕组。对照二次设计表1每极每相槽数q＝6平均跨距为12的，5次和7次谐波幅值均低于0.01，最内链占槽内导体数为0.23到0.31的等槽满率双层同心式不等匝绕组。2每极每相槽数q＝7平均跨距为14的，5次和7次谐波幅值均低于0.01，最内链占槽内导体数为0.25到0.30的等槽满率双层同心式不等匝绕组。3每极每相槽数q＝8平均跨距为16的，5次谐波幅值低于0.01和7次谐波幅值低于0.02，最内链占槽内导体数为0.20到0.40的等槽满率双层同心式不等匝绕组。
全文摘要
三相电动机每极每相槽数q为6/7/8中的全优绕组之发明所属技术领域电动机制造。等槽满率双层同心式不等匝绕组背景技术5/7次谐波高。匝比递减，最低匝比0.1对等匝的改进不能准确实施。发明用Excel权数可视技术对q＝6/7/8求得0.75/0.75/0.66/0.34/ 0.25/0.25；0.75/0.75/0.75/ 1/0.25/0.25/0.25；0.75/ 0.75/0.75/1.2/0.8/0.25/0.25/0.25的匝比，最低0.25改进能准确实施。同时等匝/背景/发明对应5/7次谐波百分数5～13/3～5/0～0.6；4～14/0～7/0～0.8。本发明对Y、Y2系列相应规格电机二次试设计，等槽满率使绕组电阻最小，高基波低谐波实施性能会全优。可三次设计节材。本q组所对应的产品杂耗均高，发明改进效果技术经济效益尤为显著，有望取代相应的等匝叠绕组。
文档编号H02K3/12GK1953296SQ20061012738
公开日2007年4月25日 申请日期2006年9月18日 优先权日2006年9月18日
发明者王怀林 申请人:王怀林