專利名稱：一種波形畸變率小、效率高的三相交流電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種連續(xù)旋轉(zhuǎn)的交流電機(jī)，具體地說是一種波形畸變率小、效率高的三相交流電機(jī)。
背景技術(shù)：
對(duì)于包括發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)在內(nèi)的各類三相交流電機(jī)，其結(jié)構(gòu)都是由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子是在機(jī)座上固定有定子鐵芯，在定子鐵芯中布設(shè)有三相定子繞組。常規(guī)的定子繞組結(jié)構(gòu)有同心式、交叉式和鏈?zhǔn)降龋厥獾亩ㄗ永@組有分?jǐn)?shù)繞組和正弦繞組等。常規(guī)的定子繞組，由于其電樞磁場不能呈正弦狀態(tài)，因而導(dǎo)致電壓波形畸變率高(達(dá)30％以上)。由于這種繞組的諧波含量大，所以加大了電機(jī)的振動(dòng)和內(nèi)部消耗，降低了電機(jī)的效率，電機(jī)效率一般小于80％。而特殊的定子繞組，雖然由于結(jié)構(gòu)特殊而對(duì)高次諧波有一定的抑制作用，使電參數(shù)的性能有所提高，但其繞制工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，同時(shí)由于其平均槽滿率比常規(guī)繞組的降低很多，因此其單位體積的功率低，造成電機(jī)體積大。重量高，因而少被采用。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是提供一種波形畸變率小、效率高的三相交流電機(jī)，并且可使電機(jī)的生產(chǎn)工藝簡化，制造成本降低，電機(jī)性能保持優(yōu)良。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的三相交流電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子是在機(jī)座上固定定子鐵芯，在定子鐵芯的線槽中布設(shè)有三相定子繞組，三相定子繞組的每一相繞組占據(jù)定子鐵芯線槽中的一層，在定子鐵芯的橫截面上，三層繞組的對(duì)應(yīng)端點(diǎn)依次間隔120°。即第一相繞組的首端與第二相繞組的首端間隔120°，第二相繞組的首端與第三相繞組的首端間隔120°，第三相繞組的首端與第一相繞組的首端間隔120°。同樣地，三層繞組的各尾端也是依次間隔120°。即三層繞組在定子鐵芯上的分布設(shè)置，遵循三相電機(jī)定子繞組的120°“相位法則”。
本實(shí)用新型突破了傳統(tǒng)三相電機(jī)中定子繞組的單層或雙層分布模式，在定子鐵芯線槽中布設(shè)的三層繞組，每一層為一相繞組，相與相之間相對(duì)獨(dú)立，并遵循相位法則，由此構(gòu)成了結(jié)構(gòu)新穎獨(dú)特的三相定子繞組。由于三相定子繞組中的每一相繞組都占據(jù)了定子鐵芯的整個(gè)空間，因而在與轉(zhuǎn)子配合作用的一個(gè)周期內(nèi)，其有效感應(yīng)作用必然提高，電機(jī)功率就會(huì)相應(yīng)提高。而三層定子繞組由于空間位置相互疊加，對(duì)電壓基波可強(qiáng)化補(bǔ)充，對(duì)高次諧波則可抑制消弱，因而使得電壓波形畸變率有明顯降低。而諧波的抑制，則可降低電機(jī)的內(nèi)耗，反過來又促進(jìn)了電機(jī)效率的提高。
按此定子繞組模式制成的三相交流發(fā)電機(jī)或三相交流電動(dòng)機(jī)，通過反復(fù)試驗(yàn)及示波器觀察，對(duì)于三相電機(jī)的電壓波形畸變率確有很好的抑制作用，對(duì)于電機(jī)效率則有明顯的提高。其理論上的道理還有待于進(jìn)行深入地研究，但其優(yōu)異的作用效果是確定無疑的，也是本實(shí)用新型的關(guān)鍵之所在。
本實(shí)用新型中的三相定子繞組中的每相繞組結(jié)構(gòu)，可以是現(xiàn)有單相電機(jī)中的定子繞組形式，更好的實(shí)現(xiàn)方式是采用本人在“單相稀土永磁發(fā)電機(jī)”專利(專利號(hào)ZL0224180.5)中設(shè)計(jì)的定子繞組形式，即定子繞組中的每相繞組是在每極主繞組的中間串接一個(gè)輔助繞組。采用這種定子繞組形式的單相發(fā)電機(jī)，通過在定子繞組每極的主繞組中另行設(shè)置輔助繞組，可對(duì)輸出電壓波形中的高次諧波具有很好的抑制作用。因而將這種單相電機(jī)的定子繞組形式轉(zhuǎn)用于此，制成三相交流發(fā)電機(jī)或三相交流電動(dòng)機(jī)，則同樣具有很好的抑制高次諧波、減少波形畸變率和減少電壓調(diào)整率的輔助作用。
每相定子繞組采用主、輔繞組串接形式所制成的三相交流發(fā)電機(jī)，在三相定子繞組為星形聯(lián)接方式時(shí)，相電壓和線電壓波形畸變率均小于2％，且電壓波形中的諧波含量近乎為零，電機(jī)效率達(dá)95％以上，并且還保持了電參數(shù)的性能優(yōu)良。特別是，帶負(fù)載時(shí)的效果比空載時(shí)的效果還要好。采用這種定子繞組結(jié)構(gòu)制成的三相交流電動(dòng)機(jī)，因諧波造成的損耗減少，電機(jī)效率達(dá)90％以上，同時(shí)還減少了因諧波作用所造成的電機(jī)振動(dòng)，使電動(dòng)機(jī)的使用壽命有所提高。
本實(shí)用新型中的電機(jī)定子繞組是逐層分別布設(shè)，沒有交叉，互不干擾，因而生產(chǎn)工藝簡化，生產(chǎn)效率提高，電機(jī)制造成本相應(yīng)降低。另外，由于在各定子鐵芯線槽中均有三層繞組的線匝，所以槽滿率達(dá)到了最高，電機(jī)單位體積的功率可達(dá)最大，與同功率電機(jī)相比，其體積、重量和成本均可減少20％以上。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是定子繞組中采用主、輔繞組串接的單相繞組的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，在機(jī)座4上固定有定子鐵芯1，在定子鐵芯1的線槽中布設(shè)有三相定子繞組2。定子鐵芯1、三相繞組2和機(jī)座4組成定子。在定子中部穿接有轉(zhuǎn)子3，組成三相交流電機(jī)。在定子鐵芯1的線槽中布設(shè)有三層繞組，構(gòu)成三相定子繞組。每一相繞組占據(jù)定子鐵芯線槽中的一層。三相繞組的首端(或尾端)依次間隔120°，并按常規(guī)接線方式聯(lián)接成星形或三角形，組成三相交流發(fā)電機(jī)或三相交流電動(dòng)機(jī)。電機(jī)轉(zhuǎn)子可以是稀土永磁轉(zhuǎn)子或鼠籠式轉(zhuǎn)子等形態(tài)。
三相定子繞組2中的每一相繞組的結(jié)構(gòu)形式相同。圖2中的每相繞組形式是在每一極的主繞組5中間串接一個(gè)輔助繞組6。每相繞組可以有兩極、四極等各種常規(guī)結(jié)構(gòu)，每相繞組中的輔助繞組6繞制在每極主繞組5的中間兩個(gè)空線槽內(nèi)。各主、輔繞組的接線端按“主-輔-輔-主”的方式依次串接，從而組成某一相的定子繞組。輔助繞組6的匝數(shù)應(yīng)不超過主繞組單槽中的匝數(shù)。由此對(duì)三相交流電機(jī)的諧波抑制、波形畸變率降低以及電壓調(diào)整率的減少，均有較好的輔助作用。
權(quán)利要求1.一種波形畸變率小、效率高的三相交流電機(jī)，由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子是在機(jī)座(4)上固定定子鐵芯(1)，在定子鐵芯的線槽中布設(shè)有三相定子繞組(2)，其特征在于三相定子繞組的每一相繞組占據(jù)定子鐵芯(1)線槽中的一層，在定子鐵芯的橫截面上，三層繞組的對(duì)應(yīng)端點(diǎn)依次間隔120°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相交流電機(jī)，其特征在于定子繞組中的每相繞組為單相電機(jī)中的定子繞組形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相交流電機(jī)，其特征在于定子繞組中的每相繞組是在每極主繞組(5)的中間串接一個(gè)輔助繞組(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三相交流電機(jī)，其特征在于輔助繞組(6)繞制在每極主繞組(5)的中間兩個(gè)空線槽內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三相交流電機(jī)，其特征在于輔助繞組(6)的匝數(shù)不超過主繞組單槽中的匝數(shù)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種連續(xù)旋轉(zhuǎn)的交流電機(jī)，是一種波形畸變率小、效率高的三相交流電機(jī)。該電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子包括有機(jī)座、定子鐵芯和定子繞組，三相定子繞組的每一相繞組占據(jù)定子鐵芯線槽中的一層，在定子鐵芯的橫截面上，三層繞組的對(duì)應(yīng)端點(diǎn)依次間隔120°。本實(shí)用新型突破了傳統(tǒng)三相電機(jī)定子繞組的單層或雙層分布模式，形成了結(jié)構(gòu)新穎獨(dú)特的三層三相定子繞組形式，對(duì)三相電機(jī)的電壓波形畸變率具有很好的抑制作用，單相電壓和線電壓的波形畸變率均小于2％；電機(jī)效率明顯提高，發(fā)電機(jī)效率達(dá)95％以上，電動(dòng)機(jī)效率達(dá)90％以上。
文檔編號(hào)H02K3/28GK2733719SQ200420091968
公開日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2004年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月21日
發(fā)明者岳群生 申請(qǐng)人:岳群生