一种凸极同步电机转子励磁变极绕组的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及电机【技术领域】，尤其涉及一种凸极同步电机。一种凸极同步电机转子励磁变极绕组，包括定子和转子，定子三相绕组具有p1和p2两种不同的极对数，其中p1＞p2，沿转子圆周布置的磁极为凸极不等距结构，磁极为1/2kp1的整倍数磁极间距的p1个磁极，其中k为正整数。P1个磁极中有p2个磁极的相对宽度范围为k，另外（p1－p2）个磁极的相对宽度范围为范围k－1。本发明采用上述技术方案，本发明变极方案简便，可容易实现三滑环变极，又能保证两种极数下励磁磁动势中的谐波含量均有较低而有好的性能，为变极方案的编排提供明确、直观的依据。
【专利说明】-种凸极同步电机转子励磁变极绕组
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电机【技术领域】，尤其涉及一种凸极同步电机。
【背景技术】
[0002] 同步电机采用变极调速最为简便易行。按转子结构不同，同步电机可分为隐极式 和凸极式两种，隐极机的气隙是均匀的，而凸极机气隙是非均匀的。实际应用中需要调速的 同步电机多为低速凸极机，但是对于凸极机转子变极方案设计问题是其难点。
[0003]改变凸极同步电机转子极对数的方法有分组反接方式、短接部分磁极线圈再分组 反接方式、以及大小磁极加分组反接方式等。其中分组反接方式最为简单，但气隙磁场中谐 波分量大，电磁材料利用率低，大小磁极方式的气隙磁场谐波分量则相对较小，电磁材料利 用率也有提高。
[0004]目前变极凸极同步电机转子通常采用磁极大小宽度不同，间距不等的结构形式， 为确定这样一个转子变极方案，一般的做法是先将两种极数沿转子圆周表面的极性变化用 长方格表示，即形成一个极区图，然后借助于这个极区图来确定磁极位置，以及不同宽度的 大、小极布置方案。
[0005]不过，这种极区图实际上只是一个粗略的分析工具，仅仅用此很难准确确定磁极 位置，或是各个磁极的大小及间距。目前的大小极不等距分布这种结构本身也存在空间或 材料利用率低的问题，而且，这种结构常要求在一种极数下丢掉一些励磁极，这不但会使转 子绕组接线复杂化并造成材料利用率进一步下降。
[0006] 中国专利ZL200910272751.8提出了一种变极凸极同步电机转子的设计方法，所 采用的磁极间距不同，但大小宽度相同，接线简单，两种极数下均无需丢弃励磁极，电磁材 料利用率高。不过，由于这种方法获得的转子磁极布置方案采用了不等磁极间距，对于磁极 间距较大的地方，需要加入由铁磁材料构成的导磁极，以改善磁场的分布状况，这样，对于 电机气隙圆周空间利用率会受到一定程度的影响，也并不能保证在两种极数下都有较好的 性能，往往只能优先保证一种极数下谐波含量较低，性能较好，而另外一种极数下谐波含量 较高，性能较差。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于，提供一种凸极同步电机转子励磁变极绕组，以解决上述技术 问题。
[0008]本发明所解决的技术问题主要通过以下技术措施来实现：
[0009]-种凸极同步电机转子励磁变极绕组，包括定子和转子，所述定子三相绕组具有P1和P2两种不同的极对数，P1和P2为正整数，其中P1 >P2，其特征在于，沿转子圆周布置的 磁极为凸极不等距结构，所述磁极为l/2kPl的整倍数磁极间距的P1个磁极，其中，k为正整 数；
[0010]在P1个磁极中有P2个磁极的相对宽度范围为k，另外（P1-p2)个磁极的相对宽 度范围为范围k一I;
[0011] 磁极线圈分为三个部分，采用非对称星形（Y形）联结方式，在一种极数下所有励 磁线圈均通入直流电流励磁；另一种极数下则只有P2A磁极线圈通入直流电流励磁，其余 (Pi-P2)个磁极不通入直流电流励磁。
[0012] 本发明采用上述方式进行变极，变极方案空间利用率高，两种极数下励磁绕组磁 动势谐波含量低，转子采用三个滑环即可方便地实现切换变极。
[0013] 导磁极位置和所绕线圈匝数及具体接法，一般可利用槽号相位图及对可能的绕组 方案进行磁动势谐波分析，遵循使得励磁绕组导体利用率最大和谐波含量最少的原则来确 定。
[0014] 本发明采用如下步骤实现转子变极：
[0015] 1)确定虚拟转子槽数Z，Z=2kP1 ;根据Pl、pjPZ，作变前极？1槽号相位图，并得 到基本的转子变极绕组方案W1和W2;
[0016] 2)对该转子变极绕组方案的磁动势谐波分析以进行评价，确定方案是否可用，是 则将所述转子变极绕组方案作为正式变极方案；否则进入步骤3);
[0017] 3)根据磁动势谐波分析，对会造成励磁性能影响的低次谐波进行削弱；作P1槽号 相位图，并按P1励磁绕组导体利用率最大的原则来确定导磁极的位置，确定转子变极绕组 方案W3;
[0018] 4)对转子变极绕组方案W3的磁动势谐波分析，并按谐波含量最少的原则来确定加 绕的线圈匝数，确定接线方式。
[0019] 所述非对称星形联结方式得到Wi、W2和W3三段，相对应设有Di、D2和D3三个出线 端，当D2和D3接入直流励磁电源，D1悬空，转子绕组呈现极对数为p2 ;当D2和D3并联与D1 接入直流励磁电源，转子绕组呈现极对数为P1，实现变极。
[0020] 本发明导磁极上所绕的线圈通常只是在两种极数中的多极数下加入励磁电流。这 样保证了两种极数下励磁磁动势中的谐波含量均有较低而有好的性能。显然，这时对于两 种极数中的少极数，转子磁极仍由数目等于少极数的励磁极和数目为多极数与少极数之差 的导磁极构成；对于两种极数中的多极数，转子磁极则由数目等于少极数的励磁极和数目 为多极数与少极数之差的另一种励磁极构成，这两种励磁极的宽度和线圈匝数均可以不相 同。
[0021] 有益效果：本发明采用上述技术方案，本发明变极方案简便，可容易实现三滑环变 极，又能保证两种极数下励磁磁动势中的谐波含量均有较低而有好的性能，为变极方案的 编排提供明确、直观的依据。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1为励磁绕组接线图；
[0023] 图2为Z=96, Pl=12的槽号相位图；
[0024] 图3为Pl=12时的变极方案相位分布图；
[0025] 图4为k=4, 24/20磁极布置示意图；
[0026] 图5为k=4, 24/20变极绕组励磁极线圈接线图。
【具体实施方式】
[0027] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对 本发明作进一步阐述。
[0028] -种凸极同步电机转子励磁变极绕组，包括定子和转子，定子三相绕组具有P1和 P2两种不同的极对数，P1和P2为正整数，其中P1 >P2，沿转子圆周布置的磁极为凸极不等 距结构，磁极为l/2kPl的整倍数磁极间距的P1个磁极，其中，k为正整数。P1个磁极中有p2 个磁极的相对宽度范围为k，另外（P1 -p2)个磁极的相对宽度范围为范围k一 1。磁极线 圈分为三个部分，采用非对称星形（Y形)联结方式，在一种极数下所有励磁线圈均通入直流 电流励磁；另一种极数下则只有P2个磁极线圈通入直流电流励磁，其余（P1 -P2)个磁极不 通入直流电流励磁。本发明采用上述方式进行变极，变极方案空间利用率高，两种极数下励 磁绕组磁动势谐波含量低，转子采用三个滑环即可方便地实现切换变极。
[0029] 导磁极位置和所绕线圈匝数及具体接法，一般可利用槽号相位图及对可能的绕组 方案进行磁动势谐波分析，遵循使得励磁绕组导体利用率最大和谐波含量最少的原则来确 定。非对称星形联结方式得到U2和W3三段，相对应设有D^D2和D3三个出线端，当D2和 D3接入直流励磁电源，D1悬空，转子绕组呈现极对数为p2 ;当D2和D3并联与D1接入直流励 磁电源，转子绕组呈现极对数为P1，实现变极。本发明导磁极上所绕的线圈通常只是在两种 极数中的多极数下加入励磁电流。这样保证了两种极数下励磁磁动势中的谐波含量均有较 低而有好的性能。显然，这时对于两种极数中的少极数，转子磁极仍由数目等于少极数的励 磁极和数目为多极数与少极数之差的导磁极构成；对于两种极数中的多极数，转子磁极则 由数目等于少极数的励磁极和数目为多极数与少极数之差的另一种励磁极构成，这两种励 磁极的宽度和线圈匝数均可以不相同。
[0030] 实施方式一：极对数P1=I^,p2=10,极比24/20变极转子，具体包括如下步骤：
[0031] 1)根据已有技术的凸极同步机转子变极方法,密槽系数取k=4,则z=2kp2=96,如图 1所示，作变前极P1槽号相位图，获得基本的转子变极绕组方案，如图2中W1和W2所示。
[0032] 2)进行该绕组方案的磁动势谐波分析，由表1所示的谐波分析结果可看出，对于 极对数P1=U,绕组系数为0. 88,其中含有幅值高达58. 86%，极数16的低次谐波，这可能会 造成对励磁性能的影响。
[0033] 表Ip1=U,k=4转子绕组磁势谐波分析
[0034]
【权利要求】
1. 一种凸极同步电机转子励磁变极绕组，包括定子和转子，所述定子三相绕组具有Pi 和p2两种不同的极对数，P1和p2为正整数，其中P1 > p2，其特征在于，沿转子圆周布置的 磁极为凸极不等距结构，所述磁极为l/2kPl的整倍数磁极间距的Pl个磁极，其中，k为正整 数； Pi个磁极中有P2个磁极的相对宽度范围为k，另外（Pl - p2)个磁极的相对宽度范围为 范围k - 1 ; 磁极线圈分为三个部分，采用非对称星形（Y形)联结方式，在一种极数下所有励磁线圈 均通入直流电流励磁；另一种极数下则只有？2个磁极线圈通入直流电流励磁，其余（Pl - P2)个磁极不通入直流电流励磁。
2. 根据权利要求1所述的一种凸极同步电机转子励磁变极绕组，其特征在于，采用如 下步骤实现转子变极： 1) 确定虚拟转子槽数Z，Z=2k Pl ;根据？1、？2和2,作变前极？1槽号相位图，并得到基 本的转子变极绕组方案A和W2 ; 2) 对该转子变极绕组方案的磁动势谐波分析以进行评价，确定方案是否可用，是则将 所述转子变极绕组方案作为正式变极方案；否则进入步骤3); 3) 根据磁动势谐波分析，对会造成励磁性能影响的低次谐波进行削弱；作Pl槽号相位 图，并按Pi励磁绕组导体利用率最大的原则来确定导磁极的位置，确定转子变极绕组方案 W3; 4) 对转子变极绕组方案W3的磁动势谐波分析，并按谐波含量最少的原则来确定加绕的 线圈匝数，确定接线方式。
3. 根据权利要求1或2所述的一种凸极同步电机转子励磁变极绕组，其特征在于，所述 非对称星形联结方式得到A、W2和W3三段，相对应设有Dp D2和D3三个出线端，当D2和D3接入直流励磁电源，Di悬空，转子绕组呈现极对数为p2 ;当D2和D3并联与Di接入直流励磁 电源，转子绕组呈现极对数为Pl，实现变极。
【文档编号】H02K19/32GK104426312SQ201310398111
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2013年9月4日
【发明者】王雪帆, 吕滢熙, 李盾 申请人:上海上电蒂马克电机有限公司