[發(fā)明專利]一種交流電機(jī)的多重-雙層繞組結(jié)構(gòu)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910074930.4
• 申請(qǐng)日: 2019-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN109617284A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梅柏杉;孫慶超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電力學(xué)院
• 主分類號(hào): H02K3/28
• 分類號(hào): H02K3/28;H02K3/12
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

本發(fā)明涉及一種交流電機(jī)的多重?雙層繞組結(jié)構(gòu)，該方法以線圈為單位，采用n重?雙層繞組結(jié)構(gòu)將線圈與線圈之間連接，所述的n重?雙層繞組結(jié)構(gòu)以雙層結(jié)構(gòu)繞組為一個(gè)單元，包括多個(gè)層疊的雙層結(jié)構(gòu)繞組，各雙層結(jié)構(gòu)繞組采用疊繞組或波繞組，各雙層結(jié)構(gòu)繞組之間采用串聯(lián)或并聯(lián)方式連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有提升電機(jī)性能，優(yōu)化設(shè)計(jì)的靈活性、適用性廣等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及交流電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種交流電機(jī)的多重-雙層繞組結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

交流電機(jī)(包括異步電機(jī)和同步電機(jī))的定子鐵芯越來越多的采用閉口槽結(jié)構(gòu)(繞線式異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心也采用閉口槽)，目的是減小氣隙磁通密度的脈動(dòng)，進(jìn)而減少鐵芯表面損耗，減小電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，降低電機(jī)的振動(dòng)和電磁噪音，降低電機(jī)溫升，提高電機(jī)效率。然而，閉口槽使定子線圈只能采用單匝插入式結(jié)構(gòu)。目前功率稍大一點(diǎn)的三相交流電機(jī)基本上都采用雙層繞組。當(dāng)鐵芯采用閉口槽結(jié)構(gòu)時(shí)，槽口的寬度小于單根導(dǎo)體的寬度，只能采用插入式線圈。如圖1所示，為便于線圈端部的焊接，線圈只能采用單匝結(jié)構(gòu)。因而每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)Z只能靠槽數(shù)Q、極數(shù)p和并聯(lián)支路數(shù)a來調(diào)節(jié)，Z＝Q/ma，m為相數(shù)，若采用疊繞組則并聯(lián)支路數(shù)需滿足p/a＝整數(shù)的約束；若采用波繞組則并聯(lián)支路數(shù)a只有1、2兩種選擇。插入式線圈常采用波繞組，以優(yōu)化端部聯(lián)接。可見Z的選擇非常有限。以36槽4極三相交流繞組為例，若采用疊繞組，并聯(lián)支路數(shù)a有1、2、4三種選擇，故每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)Z只有12、6、3三種選擇，如圖2所示，圖2為Z＝12的疊繞組展開示意圖。圖中N1、S1代表磁場(chǎng)第一對(duì)磁極，N2、S2代表磁場(chǎng)第二對(duì)磁極(后同)。若采用波繞組，并聯(lián)支路數(shù)a只有1、2兩種選擇，故每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)Z只有12、6兩種選擇，如圖3所示，圖3為Z＝12的波繞組展開示意圖。由于線圈的匝數(shù)不能調(diào)節(jié)，給電磁設(shè)計(jì)帶來不利約束，往往使電機(jī)性能難以達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種匝數(shù)可相對(duì)靈活調(diào)節(jié)、且可縮短交流繞組端部長度的交流電機(jī)的多重-雙層繞組結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種交流電機(jī)的多重-雙層繞組結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)以線圈為單位，各線圈之間采用n重-雙層繞組結(jié)構(gòu)連接，所述的n重-雙層繞組結(jié)構(gòu)以雙層結(jié)構(gòu)繞組為一個(gè)單元，包括多個(gè)層疊的雙層結(jié)構(gòu)繞組。

優(yōu)選地，n為大于1的整數(shù)。

優(yōu)選地，各雙層結(jié)構(gòu)繞組由短距或整距線圈均以疊繞組方式連接或均以波繞組方式連接的分布繞組構(gòu)成。

優(yōu)選地，各雙層結(jié)構(gòu)繞組之間采用串聯(lián)或并聯(lián)方式連接，或串并混聯(lián)方式連接。

優(yōu)選地，所述的n重-雙層繞組的每相繞組串聯(lián)匝數(shù)Z的表達(dá)式為：

Z＝(Q/ma)x(n/a1)

式中，a1為n個(gè)雙層繞組之間的并聯(lián)支路數(shù)，Q為槽數(shù)，m為相數(shù)，a為疊繞組或波繞組的并聯(lián)支路數(shù)，n/a1＝整數(shù)。

優(yōu)選地，當(dāng)各雙層疊繞組或波繞組之間采用串聯(lián)方式連接，且需要擴(kuò)展繞組的相帶寬度以改善繞組的磁場(chǎng)諧波和電勢(shì)諧波時(shí)，各雙層繞組之間向前或向后交錯(cuò)槽位設(shè)置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明通過采用n重-雙層繞組結(jié)構(gòu)，可保持閉口槽插入式單匝線圈的優(yōu)勢(shì)而突破其匝數(shù)不能調(diào)節(jié)造成的不利約束，提升電機(jī)性能優(yōu)化設(shè)計(jì)的靈活性；

(2)本發(fā)明還可使繞組的端部長度有較大幅度縮短，有利于減小繞組的電阻，降低損耗和發(fā)熱，提升電機(jī)的功率密度，且特別適用于電動(dòng)汽車、電力機(jī)車和航空、潛海等要求高功率密度的電機(jī)；