[发明专利]一种交流无刷双馈电机及其绕线转子分布绕组的设计方法

说明书

本发明公开了一种极对数比的交流无刷双馈电机绕线式转子绕组设计方法。这种绕组是由一个两相双层子绕组和一个两相单层子绕组复合构成的两相3层绕组，所有线圈匝数相等。具体设计方法包括：首先根据少极对数p₁确定一个互差90°电角度的两相双层子绕组，将这个子绕组每相分作两个半相，每相各自保留一个半相，另一个半相互相交换，组合为一个新的两相双层子绕组，然后再根据p₁确定一个互差90°电角度的两相单层子绕组，最后将新的两相双层子绕组和这个两相单层子绕组的串联后，所有绕组支路的出线端通过端环连接在一起，复合构成在极对数p₁和极对数p₂下均互差90°电角度的新两相3层绕组。调整各个子绕组所含线圈数目和节距，以及两个子绕组相轴之间的电角度，可以使绕组的整体性能达到最佳。

技术领域

本发明属于交流无刷双馈电机技术领域，更具体地，涉及一种交流无刷双馈电机及其绕线转子绕组的设计方法。

背景技术

无刷双馈电机采用电网电源和变频电源分别供电，运行可靠，要求的变频电源容量较小等特点，既能以电动机变频调速方式运行，又适合作为发电机，用于风力或是水力变速恒频发电等。

无刷双馈电机具有两种不同的极对数和，因此定子上一般布置有极对数分别为和的两套绕组，与之对应，转子也要求同时具有极对数和，且要求从转子边看过去，这两种极对数对应的旋转磁场转向相反。

无刷双馈电机具有良好性能的关键在于转子。近年来研究的具体转子结构主要有两种，一种是磁阻转子，转子铁芯制成类似凸极的结构，其上没有任何导体；另一种是 “同心笼”转子，转子槽内按“同心嵌套”方式放置有多个各自电气独立回路环笼型绕组，这两种转子结构的提出，推动了无刷双馈电机理论及应用研究的进步。但是，这两种转子结构目前还存在气隙磁场谐波含量大且随负荷变化，噪音与振动大等缺陷。

为克服上述缺陷，中国专利CN200910061297，CN201110345871， CN201210306373，ZL201511003984.X等描述了一种绕线式转子无刷双馈电机。这种无刷双馈电机转子采用齿谐波原理设计，其线圈数目和分布形式，以及跨距和匝数等可以灵活选择，谐波含量小，因而可能会有更好性能。但是，在另一方面，这种绕线转子绕组与常规绕组相比较，可以选择的绕组方案数较多，设计方法与接线方式相对复杂，容易存在线圈端部结构不规范，接线端排列不整齐等问题。

另外，这种电机转子绕组的极对数和，因为有多种选择方式，例如取极对数比或等。其中极对数比，因为极比较大，特别是对于大容量的电机，绕线转子绕组线圈匝数较少，必须采用矩形导体制作，线圈端部结构形状不整齐的问题将会更加突出而会限制其应用。

发明内容

针对技术的缺陷，本发明目的在于针对极对数比，提供一种大容量交流无刷双馈电机绕线转子绕组的设计与制作方法。

本发明所述交流无刷双馈电机中定子绕组具有p₁和p₂两种不同的极对数，其极对数比。转子绕组依据齿谐波原理设计，是由一个两相双层子绕组和一个两相单层子绕组复合构成的两相3层绕组，与定子绕组相同，具有p₁和p₂两种不同的极对数，，相绕组支路数为，每相绕组由两个子相绕组串联连接后自成闭路，两个子绕组中的线圈可以有不同的节距，但所有线圈匝数相同。

与普通绕线式绕组一样，容量较大的情况下，线圈匝数可取为1，采用绝缘铜排制作，且能够做到端部结构形状和接线端排列整齐，谐波含量小，导体利用率高，。

本发明提供了一种基于上述交流无刷双馈电机的绕线转子绕组的设计与制作方法，包括下述步骤：