[发明专利]三相多绕组装置

说明书

相关申请和优先权要求

本申请要求2007年8月29日提交的美国临时申请No.60/968,577， 2007年8月29日提交的美国临时申请No.60/968,584，以及2007年8月 29日提交的美国临时申请No.60/968,610的优先权，它们中的每一个通过 引用结合到本文中。

技术领域

本申请公开的发明在各种实施例中总地涉及一种紧凑的三相多绕组 装置。

背景技术

多年来，三相变压器通常被构建有三个铜或铝绕组线圈，这些线圈被 安装在具有三条腿的迭片铁心上。但是，传统的三腿铁心设计在所有情况 下不一定是最佳设计。例如，由于传统的三腿铁心设计需要相对大量的空 间，该设计在许多应用中不一定是最佳设计。

对于传统三腿变压器需要大量三相次级绕组的应用，每个绕组具有特 定的电压和相位角，这些次级绕组一般需要来自线圈的两个部件绕组(即， 来自所有三个线圈共有六个部件绕组)。对于这些应用，次级绕组可被构 建为，例如，延边三角形、曲折接线、或多边形配置。由于在任何绕组的 所有部件中的匝数应该是整数，因此一般不可能精确地提供规定的电压和 /或相位角，估计一般是必要的。在次级绕组具有相同额定电压，但具有带 统一间隔的不同额定相位角的特定情况下，可估计部件绕组中相位角的整 数匝数的有限选择可以迫使具有不同相位角的次级绕组具有不同的电压。 传统三腿变压器的另一个问题是次级绕组会具有耦合至初级绕组的不同 系数。

一般来说，实际执行估计的困难往往会增加变压器的相对成本，以及 处理这种估计的误差往往会降低变压器内的谐波消除。

图1图示了AC驱动器1，该驱动器包括传统三相变压器3。该变压器 包括初级绕组5和多个三相次级绕组7，每个绕组具有特定的电压和相位 角。在AC驱动器1的输出侧，AC电机三个相中的每个相由串联连接的 电源电池串被驱动。在图1的AC驱动器中，每个相有六个电源电池，标 记为A1至A6、B1至B6和C1至C6，共18个电源电池。意识到在其它 实施方式中，每个相具有其它数目的电池是可能的(例如，一个电池、三 个电池、九个电池，等等)。在AC驱动器或AC电源的背景下，每个电 源电池是接受三相AC输入功率、输出单相AC电压、并包括AC-DC整流 器(它可以是再生的)、平滑滤波器和输出DC至AC转换器的一种装置。

在图1的AC驱动器中，变压器3在其初级绕组5上标有R、S和T 的点上接受来自本地发电厂的三相AC输入功率。每个电源电池接受来自 变压器3的专用次级绕组7的三相AC输入功率。十八个次级绕组7具有 相同的额定电压，并被布置在三个等级中，每个等级具有六个特定的额定 相位角中的一个。使用延边三角形的配置估计额定相位角，这些额定相位 角在图1中被提及为所有次级绕组的平均相位角，这些额定相位角相差十 度的倍数。不同相位角操作为引起变压器内的谐波消除。每个次级绕组7 包含六个部件绕组，即三个内三角形部件绕组和三个外扩展部件绕组。这 些部件绕组应当都具有整数匝，对于每个相位角，匝数或其互联件是不同 的。

耦合至给定初级线圈组的次级绕组部件线圈围绕该初级线圈相对于 彼此竖向移位。因为各个次级部件绕组具有沿线圈的不同轴向位置，所述 它们具有至初级绕组5的不同耦合系数。除了由于整数匝数要求产生的电 压和相位角误差引起的降级，这往往会进一步降级谐波消除。最后，由于 在传统变压器3的构造中有相对大量空间未使用，因此传统变压器3的整 体尺寸是相对大的。

发明内容

在一个总的方面，本申请公开了三相多绕组装置。根据各种实施例， 该多绕组装置包括芯部，该芯部包括轮毂和围绕该轮毂的周界的外壳，其 中，该轮毂和该外壳相对于彼此处于固定位置。该芯部还包括多个槽。除 了该芯部，该多绕组装置包括置于至少两个槽中的初级绕组；以及多个空 间分布的次级绕组，其中，至少一个该次级绕组被置于接近处于所述两个 槽的至少一个中的初级绕组。

在另一个总的方面，本申请公开了一种用于产生规定相位角的AC电 压的方法。根据各种实施例，该方法包括向三相多绕组装置的固定初级绕 组施加第一AC电压，使AC电流流过初级绕组，产生围绕对称轴线旋转 的径向磁场，该对称轴线由三相多绕组装置的芯部限定，并在三相多绕组 装置的多个空间分布的固定次级绕组中感应第二AC电压。