[发明专利]三相三带电机

说明书

三相三带电机，以“三相三带”组合作为最小的单元来产生运动磁场，带数比“三相六带”组合减少一半，相同体积的电机可安排的“三相三带”组合数增加了一倍，磁场在一个电流周期内运动的平均距离是三相邻相带的跨度，因此磁场速度减少一半，转子直接输出的速度也以相当的幅度下降，在采用增减极对数的方法来调速时速度变化也较为平滑，由于原始速度足够低，采用调压方式可以获得低速大扭矩，在采用U/F调速器时不必把频率调得太低而避免低频率运行的不良影响，同时，带数的降低伴随着磁场分布方式的改变，有更多的磁极来参与传动使机组受力均匀不易变形，有更高的功率密度，更便于采用电磁谐波磁场来进行调速而节省永磁材料。

技术领域

本发明关于一种三相交流电机，主要涉及电机绕线方式、动力电机、调速电机等领域。

背景技术

三相交流电机的定子使用三相交流电形成旋转磁场，转子绕组与旋转磁场有相对运动而产生感生电流，同时，感生电流在安培力的作用下产生电磁转矩，相较于其它类型的电机，具有结构简单、节省材料、价格便宜、运行可靠、调速方便等优点，加上电源分布广泛，因而成为工业领域的主流。在当前世界全面电动化的新形势下，载具动力电机即将迎来巨量的市场需求，同时，大扭矩启动、大范围调速、频繁平稳变速、长时间低速运行、恒功率输出等使用要求对电机也是不小的挑战。三相交流电机作为一种被业界寄予厚望的技术选型，借助外接电阻、U/F调速等控制手段可以获得较为符合使用要求的性能，但不足之处仍有待提高。现有的三相交流电机的定子一般是采用“三相六带”作为最小单元来形成运动磁场，三相负载在同一单元各穿越磁场的运动平面两次，共有六个穿越点，每一个穿越点是一个“带”，对应着一个有效边，通常用始端A、B、C和末端X、Y、Z来表示。“带”指的是一相负载一次穿越磁场运动平面时穿越点连续占据的位置，通常包含有若干个线槽，相线从中穿过，所以亦称为“相带”。现有三相交流电机的输出转速与极对数成反比，一个极对由六个相带产生，磁场在一个电流周期内运动的平均距离是六个相带，通常的尺寸规模下，一个电机能安排的“三相六带”单元数比较有限，因而极对数较少，在采用增减极对数的方法来调速时，调速范围较窄而且变化不够平滑。采用变频调速的方法可以获得较大的无级调速范围，但也只能在一定范围内使用，由于电机靠自身的硬件条件获得的低速不够低，在启动或低速运行时往往需要把电流频率调得过低，会带来高次谐波、转矩脉动、噪声和抖动等问题。此外，以谐波磁场来传动和调速的游标电机、磁齿轮电机等直驱电机具有结构简单、体积小等优点，是电机未来的重要发展方向，但需要的磁极较多，却又难以采用“三相六带”电磁来代替永磁材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种减速电机来弥补现有三相交流电机不足之处，以“三相三带”组合作为最小的单元来产生运动磁场，相带数比“三相六带”组合减少一半，相同体积的电机可安排的“三相三带”单元数增加了一倍，磁场在一个电流周期内运动的平均距离是三个相带，因此磁场速度减少一半，转子直接输出的速度也以相当的幅度下降，在采用增减极对数的方法来调速时速度变化也较为平滑，由于原始速度足够低，采用调压方式可以获得低速大扭矩，在采用U/F调速器时不必把频率调得太低而避免低频率运行的不良影响，同时，相带数的降低伴随着磁场分布方式的改变，有更多的磁极来参与传动而使机组受力均匀不易变形，具有更高的功率密度，更便于采用电磁谐波磁场来进行调速而节省永磁材料。

本发明的定子或转子带有三相三带单元，通入三相交流电后产生运动磁场来传动。

本发明的一个三相三带单元由相邻分布的三相负载组成，通入三相交流电后产生磁极朝向相反的两种磁场顺着负载的分布方向运动，在一个电流周期的运动距离为一个三相三带单元的三相负载的分布范围，通过磁阻、磁力或安培力来传动。

本发明以一个三相三带单元来形成磁力线经过中心区域的旋转磁场，或者，有多个三相三带单元沿圆周、直线或曲线分布形成行波磁场。

本发明的不同的三相三带单元的同相负载为并联关系，在同一时刻，电流从同一个方向穿越磁场运动平面。