[發明專利]一種具有多邊形繞組的多相電動機

在審

• 申請號: 201710996521.0
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107623394A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 荊超;楊小妮;郭晗;劉金輝
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02K3/28
• 分類號: H02K3/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電機技術領域，具體涉及一種具有多邊形繞組的多相電動機。

背景技術

電動機具有結構簡單、運行可靠、維修方便等優點，且大功率電力電子技術的日益成熟又彌補了其在起動、調速性能等方面的不足，隨著艦船綜合電力技術的發展，大容量電動機已成為艦船電力推進的首選電機，也使得多相電動機的重要地位日益凸顯出來。而多相電動機發展的最初目的是為了解決三相電動機輸出轉矩低頻脈動的問題，因為轉矩脈動的頻率隨著電動機相數的增加而升高；其次是為了提高系統的可靠性，并且隨著電動機相數的增加，相電流會大大減小。上世紀90年代中期，艦船電力推進技術加速了多相電動機及其驅動系統的發展，這也是目前多相電動機系統的主要應用之一。與三相電動機相比，多相電動機有很多優勢。如在不增加相電壓的前提下，每相電流減小，降低了對功率器件容量的要求；隨著電動機相數的增加，輸出轉矩脈動的頻率提高且幅值減小，顯著改善了電動機運行性能，特別是低速時的運行性能；多相電動機具有更多的控制自由度，這使得多相電動機的控制系統更為靈活，便于提高控制系統的性能；多相電動機系統的可靠性高，即使其中的一相出現故障，通過適當的控制仍可以保證電動機的正常起動和運行。這對提高艦艇生命力有十分重要的意義。

多相電動機的諸多優點使其擁有廣闊的應用前景，在現代工業中，更多的開始使用變頻器來對電動機進行供電，一些新型電力電子元器件的加入對電動機的電壓電流產生影響。變頻器供電下，電動機通常為非正弦波供電，因此不能用傳統的正弦波供電情況來研究。此外，隨著越來越多的諧波源應用于電力系統中，電網中電壓波形畸變率也會提高，這些都會對電力系統和用電設備的正常運行產生危害。而對多相電動機來說可利用諧波，在保持電機齒、軛部磁密幅值與基波供電時相同的前提下，通過諧波注入使電動機供電方式變為非正弦供電。非正弦供電可以改善電機的氣隙磁密波形，使其變為平頂波進而提高鐵芯材料的利用率，達到提高電機轉矩密度和效率的目的。

多相電動機的諸多優點使其擁有廣闊的應用前景，但在我國對多相電機的研究才剛剛開始，在許多領域尤其是繞組設計領域還是一片空白。因此開展對多相電動機繞組設計的研究，具有重要的工程應用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有多邊形繞組的多相電動機。

本發明的技術方案：

一種具有多邊形繞組的多相電動機，屬于電機技術領域。本發明對繞組進行設計，當電源相數m為奇數時，采用180^°/m相帶時，其磁勢空間諧波的次數為v=4km+1，其中k為包括零的正或負的整數，例如當m=3，采用180^°/m相帶，v=1,-11,+13,-23,+25……，相當于12相繞組。當m=5，采用180^°/m相帶，v=1,-19,+21,-39,+41……，相當于20相繞組。

進一步地、多相電動機的供電電源是變頻器。

進一步地、具有相同槽數的電機，從電動機內部來看相數越多，每極每相槽數越小，分布系數越大。

進一步地、多邊形繞組將電動機半數槽中繞組按電源的相數m連接成多邊形，例如三相接成三角形，五相接成五邊形，七相接成七邊形，而將另一半數槽中繞組的尾部端子與多邊繞組的相間連接點連接成星形，形成混合接法繞組。

進一步地、由于星形繞組的電流為多邊形繞組的2sin(180^°/m)倍，所以這種接法的繞組相當于增加了一倍的相數。

進一步地、為了保持相同的磁勢，多邊形繞組的匝數為星形繞組的2sin(180^°/m)倍。

進一步地、為了保持同樣槽型及相同熱負荷，繞組導體的截面積按反比例使用。

本發明具有以下有益效果：

1、本發明對繞組進行設計，當電源相數m為奇數時，采用180^°/m相帶時，其磁勢空間諧波的次數為v=4km+1，其中k為包括零的正或負的整數，例如當m=3，采用180^°/m相帶，v=1,-11,+13,-23,+25……，相當于12相繞組。當m=5，采用180^°/m相帶，v=1,-19,+21,-39,+41……，相當于20相繞組；當m=7，采用180^°/m相帶，v=1,-27,+29,-55,+57……，相當于28相繞組；

2、多相電動機在通入基波電流時可以同時注入諧波電流，注入諧波電流后，不僅降低了電機鐵磁飽和度，也提高了電機鐵磁材料利用率與轉矩密度；