一种变级绕组结构的无刷双馈电机的制作方法

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种变级绕组结构的无刷双馈电机。

背景技术：

无刷双馈电机是一种特种电机。其定子上有独立的两套绕组，分别是极对数为p的功率绕组和极对数为q的控制绕组；转子绕组能同时产生极对数分别为p和q、且转向不同的磁动势。稳定运行时，两套绕组产生不同速度的旋转磁场不直接耦合，而是通过转子间接耦合，使两套绕组之间产生能量交换。控制绕组接容量较小的双向变频器实现能量的双向流动。无刷双馈电机同时具有同步电机和异步电机的特点。它的两套定子绕组之间没有直接的电联系，而是通过电机转子的耦合作用对定子不同极数的旋转磁场进行调制，实现电机的机电能量转换与传递。由无刷双馈电机的工作原理可以看出，无刷双馈电机是一种同步化运行的异步电机，即该电机的本质为异步电机。无刷双馈电机系统的控制侧变频器容量小、无集电环和电刷的特点使得它在变频调速等领域具有广泛的应用前景。

作为一种同步化运行的异步电机，无刷双馈电机也具有起动电流大、起动转矩小等不足，无法满足需要重载起动的应用场合。然而，与普通异步电机不同，无刷双馈电机的结构特点是转子绕组自闭合，无集电环和电刷对外连接，而且无刷双馈电机具有不同极数的两套绕组，与单一极数的异步电机差别较大，因而无法通过电刷在转子电路中串入或切除起动电阻来实现增大起动转矩、减小起动电流和高效率运行的目的。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供一种变级绕组结构的无刷双馈电机，用于减小起动电流、增大起动转矩，以改善无刷双馈电机的起动性能。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种变级绕组结构的无刷双馈电机，包括极对数为p的功率绕组和极对数为q的控制绕组，功率绕组和控制绕组各对应有m个出线端，功率绕组的m个出线端和控制绕组的m个出线端为反相序连接，功率绕组和控制绕组的每项支路绕组由n个紧密相邻且隔开的复合线圈组串联而成，每个复合线圈组均包括复合线圈i和复合线圈j，复合线圈i和复合线圈j均由多匝子线圈和少匝子线圈构成，复合线圈i的多匝子线圈和复合线圈j的少匝子线圈串联形成一条支路，而复合线圈i的少匝子线圈和复合线圈j的多匝子线圈串联形成另一条支路，两条支路并联构成复合线圈组，两条支路并联的两端引线形成复合线圈组的串联连接点。

上述技术方案中：

所述功率绕组和控制绕组的连接方式优选为3y/3y换相变极反相序串联，控制绕组的qa相、qb相、qc相与功率绕组的pa相、pb相、pc相之间设有a1i、b1i、c1i、a2i、b2i、c2i、a3i、b3i和c3i共九条支路；其中，a1i、b1i、c1i为属于qa相的三条并联支路，a2i、b2i、c2i为属于qb相的三条并联支路，a3i、b3i、c3i为属于qc相的三条并联支路，a1i、a2i、a3i为属于pa相的三条并联支路，b1i、b2i、b3i为属于pb相的三条并联支路，c1i、c2i、c3i为属于pc相的三条并联支路。

更进一步地，所述功率绕组和控制绕组的极对数p/q＝5/2。

更进一步地，所述无刷双馈电机的转子槽数为60槽。

更进一步地，所述功率绕组和控制绕组均按120°相带分相。

和现有技术相比，本发明的优点是：

本发明将复合线圈组和变级绕组运用于无刷双馈电机，复合线圈组在起动时，可以减少转子每相的有效匝数，使得转子电阻折算至定子侧时的折算值成倍数增加，转子漏电抗折算值保持不变，因而电机的起动转矩增大，起动电流减小，从而实现增大起动转矩、减小起动电流和电机高效率运行的目的。

附图说明

图1为本发明优选实施例的结构示意图。

图2为图1实施例的复合线圈组的结构示意图。

图3为图1实施例的转子槽号绕组图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行说明，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，本实施例的变级绕组结构的无刷双馈电机，包括极对数为p的功率绕组和极对数为q的控制绕组。功率绕组和控制绕组各对应有三个出线端，功率绕组的三个出线端和控制绕组的三个出线端为反相序连接。功率绕组和控制绕组的每项支路绕组由n个紧密相邻且隔开的复合线圈组串联而成，每个复合线圈组均包括复合线圈i和复合线圈j，复合线圈i和复合线圈j均由多匝子线圈和少匝子线圈构成，复合线圈i的多匝子线圈和复合线圈j的少匝子线圈串联形成一条支路，而复合线圈i的少匝子线圈和复合线圈j的多匝子线圈串联形成另一条支路，两条支路并联构成复合线圈组，两条支路并联的两端引线形成复合线圈组的串联连接点。

具体的，功率绕组和控制绕组的连接方式为3y/3y换相变极反相序串联。控制绕组的qa相、qb相、qc相与功率绕组的pa相、pb相、pc相之间设有a1i、b1i、c1i、a2i、b2i、c2i、a3i、b3i和c3i共九条支路；其中，i＝1、2…n，每个具体的i值即代表一个复合线圈组。更具体的，a1i、b1i、c1i为属于qa相的三条并联支路，a2i、b2i、c2i为属于qb相的三条并联支路，a3i、b3i、c3i为属于qc相的三条并联支路；a1i、a2i、a3i为属于pa相的三条并联支路，b1i、b2i、b3i为属于pb相的三条并联支路，c1i、c2i、c3i为属于pc相的三条并联支路。

如图3所示，本实施例的无刷双馈电机的转子槽数z＝60，功率绕组极数2p＝10，控制绕组极数2q＝4，即p/q＝5/2。功率绕组和控制绕组均按120°相带分相。图3为该转子的槽号绕组图，槽号的上标表示对应槽号上的线圈的匝数比。当以图中所示的匝数比绕制时，无论在p或q对极下，属于同相的3个串联复合线圈组的感应电动势相同，属于不同相的复合线圈组产生的感应电动势幅值相同、相位互差120°。经试验，本实施例起动时在施加10n·m的负载转矩，转速稳定后的转速均值为450r/min，功率绕组相电流峰值的均值为18.50a；而替换为常规线圈后，相同负载转矩下，转速稳定后的转速均值为460r/min，功率绕组相电流峰值的均值为6.15a。显然，本发明有助于增大无刷双馈电机的起动转矩和减小其起动电流。

技术特征：

1.一种变级绕组结构的无刷双馈电机，其特征在于：

包括极对数为p的功率绕组和极对数为q的控制绕组，功率绕组和控制绕组各对应有m个出线端，功率绕组的m个出线端和控制绕组的m个出线端为反相序连接，功率绕组和控制绕组的每项支路绕组由n个紧密相邻且隔开的复合线圈组串联而成，每个复合线圈组均包括复合线圈i和复合线圈j，复合线圈i和复合线圈j均由多匝子线圈和少匝子线圈构成，复合线圈i的多匝子线圈和复合线圈j的少匝子线圈串联形成一条支路，而复合线圈i的少匝子线圈和复合线圈j的多匝子线圈串联形成另一条支路，两条支路并联构成复合线圈组，两条支路并联的两端引线形成复合线圈组的串联连接点。

2.根据权利要求1所述的无刷双馈电机，其特征在于：

所述功率绕组和控制绕组的连接方式为3y/3y换相变极反相序串联，控制绕组的qa相、qb相、qc相与功率绕组的pa相、pb相、pc相之间设有a1i、b1i、c1i、a2i、b2i、c2i、a3i、b3i和c3i共九条支路；其中，a1i、b1i、c1i为属于qa相的三条并联支路，a2i、b2i、c2i为属于qb相的三条并联支路，a3i、b3i、c3i为属于qc相的三条并联支路，a1i、a2i、a3i为属于pa相的三条并联支路，b1i、b2i、b3i为属于pb相的三条并联支路，c1i、c2i、c3i为属于pc相的三条并联支路。

3.根据权利要求2所述的无刷双馈电机，其特征在于：

所述功率绕组和控制绕组的极对数p/q＝5/2。

4.根据权利要求3所述的无刷双馈电机，其特征在于：

所述无刷双馈电机的转子槽数为60槽。

5.根据权利要求2、3或4所述的无刷双馈电机，其特征在于：

所述功率绕组和控制绕组均按120°相带分相。

技术总结
本发明公开了一种变级绕组结构的无刷双馈电机，属于电机技术领域。该无刷双馈电机包括极对数分别为p、q的功率绕组和控制绕组，功率绕组和控制绕组的出线端为反相序连接，功率绕组和控制绕组的每项支路绕组由n个相邻的复合线圈组串联而成，复合线圈组包括复合线圈i和j，复合线圈i和j均由多匝子线圈和少匝子线圈构成，复合线圈i的多匝子线圈和复合线圈j的少匝子线圈串联形成一条支路，而复合线圈i的少匝子线圈和复合线圈j的多匝子线圈串联形成另一条支路，两条支路并联构成复合线圈组，两条支路并联的两端引线形成复合线圈组的串联连接点。本发明用于减小起动电流、增大起动转矩，以改善无刷双馈电机的起动性能。

技术研发人员：阚超豪;焦丙辰;张贺;赵如鹏
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：2020.05.28
技术公布日：2020.08.18