[其他]混相变极绕组的改进

说明书

本发明涉及混相变极绕组结构的改进及结构改进后变极方案的设计方法。

换相法变极绕组具有较高的分布系数和较低的谐波含量、性能优于反向法。但换相变极时需把线圈分成9组或18组，通过不同的组合得到不同的极数。如按双层等匝绕组设计，引出线必然多，换接设备必然复杂。这是换相变极绕组很难被实际采用的致命缺陷。欲减少换相变极绕组的引出线，办法是采用多路并联接法。但这种接法总因并联支路电势不平衡而产生环流。过去用切除某一极数下部分绕组的办法消除不平衡环流，如法国专利No.71.06936，德国专利No.2506573英国专利No.1587-315和英国专利No.1502-593等，结果导致绕组利用率低。中国《电工技术杂志》1983年第5期“多层绕组及其在变极电机中的应用”一文中介绍了一种解决不平衡环流的方法，依靠引进依次位移一定角度的多层绕组使不平衡极数的槽号相位发生轮换而导致平衡。但是该方法适用范围十分有限。比上述方法大大前进一步的是中国发明专利申请公开说明书85    1    00451公开的一种混相变极方法。将混相绕组引进换相法变极，适当调节线圈匝数，使槽电流幅值和相位满足并联支路电势平衡的要求。根据混相理论，一般交流绕组都是理想型混相绕组一定的简化型式;经过适当匹配并符合换相变极要求的变极绕组既定极数引进理想型混相绕组后，9组线圈或18组线圈所含槽号矢量在不同极数下的相位关系就确定了，矢量大小就可通过求解满足电势平衡条件的方程组得出。该方法使用范围很广，除三倍极比绕组难以采用多路并联接法外，其它任何双速绕组和很多不超过六速难以用其它方法得到的多速绕组都能设计出来。该法还提供了不少新的绕组接法，且从中还可派生出其它接法，足以适应不同性质的负载需要。因而是一种较理想的变极方法。但是得自该法的混相变极绕组，槽电流均由两种不同相位电流合成（当槽电流只存在一种相位分量时，可视为另一相位电流分量取零值），相当于每槽有两个线圈、四层线圈边，属于四层绕组。这不仅降低了槽利用率，也使工艺复杂化。尽管该法也提供了一种双层绕组方案，系从具有两种向属线圈组的四层绕组方案中任意去掉一种，只取其中一种而得。然而该双层绕组线圈跨距仅能取槽数的 1/6 或 1/2 两种，由此伴生的最强谐波，又无其它办法予以削弱;且线圈限于9组，因而接法有限，不能适应不同性质负载的需要。上述问题的存在密切关系到混相变极绕组能否被实际广泛采用，有待妥善解决。

本发明的任务就是要从上述四层绕组变极方案得出双层绕组变极方案，以弥补原双层绕组变极方案的不足。

本发明将四层绕组变极方案转化为双层绕组变极方案的办法如下：在铁芯每个齿上增开一槽，使总槽数增加一倍，原有槽只嵌放线圈二个上层边，增开槽只嵌放线圈两个下层边，结果所有槽都只有两层线圈边。在这种情况下，若将原有槽编为奇数，增开槽应编为偶数;原来线圈的上层边和下层边应改称线圈左边和线圈右边;线圈左边和右边也有自己上、下层两个线圈边，且同槽两个线圈边端部走向相同。于是，所有线圈的左边若嵌放在奇数槽，所有线圈的右边应嵌放在偶数槽。线圈跨距只能取奇数。上述发明构思实际意味着双层变极绕组应按槽数的一半设计变极方案，奇数槽嵌放全部线圈的左边或右边，偶数槽嵌放全部线圈的另一边，线圈跨距应取奇数。

本发明的进一步改进是按照混相变极方法匹配的类型V变极绕组的设计原则，先在基准槽里获取双层绕组变极方案。再将该变极方案扩展到实际绕组所在的分布槽里。这样得到的变极绕组，线圈跨距就可摆脱奇数数值的限制。尽管基准槽变极方案线圈跨距必为奇数。但以Q倍的槽数扩展到实际绕组所在的分布槽后，线圈跨距就扩大为奇数的Q倍，适当选择Q值，就可得到不限于奇数的线圈跨距;当然Q值的选择也是有限的。随着Q值选择的不同，跨距取值的不同，绕组的排列、结构、工艺和性能都将不同。

本发明构思的双层变极绕组，因同槽上下层线圈边端部走向相同，端接方式必然不同于一般双层绕组，反而更类似一般单层绕组。结构上比二者都复杂些，但工艺上是可行的。

与混相变极方法提供的原四层绕组比较，本双层绕组槽利用率高，工艺简单，卻继续保留了其基波分布系数高、谐波含量低、引出线少和换接设备简单的优点;与得自一种向属的原双层绕组比较。本发明构思的双层绕组绕圈跨距和接法选择不受限制，绕组性能可任意调节。

下面用72槽4/6/8极绕组作为实例予以说明。

1、直接在72槽得出双层绕组变极方案（相应于Q＝1）