電機的繞組和電機的製作方法

2023-05-23 10:04:56

專利名稱：電機的繞組和電機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電機技術領域，更具體地說，涉及一種電機的繞組，還涉及一種電機。
背景技術：
常見的電機中的繞組通常為單繞組設計，即電機的定子繞組僅有一套Y型接法或Λ型接法的繞組，而轉子繞組僅有一套採用Y型接法或鼠籠結構的繞組。這種電機不具備冗餘設計，一旦電機中的繞組發生故障，整臺電機就無法進行工作，無法在一些要求電機具有高可靠性的環境中使用。其次，在對電機進行型式試驗時，需要進行空載試驗、堵轉試驗、溫升試驗和負載試驗等一系列的試驗，以獲取電機實際的性能數據。對於現有的單繞組電機，一般採用拖動機帶動被測電機運行的方式進行試驗，這就要求拖動機的功率、轉速等一系列性能指標優於被測電機。對於廠家來說，採購高性能的拖動機成本較高，同時，對於大功率雙饋風力發電機來說，由於體積較大，採用拖動機進行型式試驗還受場地的限制。由以上所述，如何提供一種新型的電機，實現提高電機可靠性，降低進行型式試驗的投資和場地要求的目的，成為本領域技術人員亟需解決的技術問題。

實用新型內容有鑑於此，本實用新型提供一種電機的繞組，在提高電機的可靠性的同時，同時降低在進行型式試驗過程中的投資和場地要求。為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案:一種電機的繞組，繞組包括偶數套並聯的子繞組，子繞組每相繞組所串的線圈匝數相同，每套子繞組與其餘同一相間的子繞組之間相互間隔60°正整數倍的電勢相角。優選地，在上述的繞組中，繞組包括兩套子繞組，兩套子繞組之間的電勢相角為60° 或 180° 或 300°。優選地，在上述的繞組中，兩套子繞組均為單層繞組或雙層繞組。優選地，在上述的繞組中，兩套子繞組其中之一為單層繞組，另一為雙層繞組。優選地，在上述的繞組中，兩套子繞組均為Λ型接法的子繞組或Y型接法的子繞組。優選地，在上述的繞組中，兩套子繞組其中之一為Λ型接法的子繞組，另一為Y型接法的子繞組。本實用新型提供了一種電機的繞組，該繞組包括偶數套並聯的子繞組，子繞組中每相繞組所串的線圈匝數相同，且每套子繞組與其餘同一相間的子繞組之間相互間隔的電勢相角為60°的正整數倍。在電機正常工作時，該偶數套子繞組並聯工作；當其中的某套子繞組發生故障時，可以將該套子繞組斷開，以剩餘的子繞組工作，此狀態下的電機功率下降，但仍然能夠繼續運行。與現有的單繞組的電機相比，本實用新型所提供的電機通過設置偶數套互為冗餘的子繞組，使得在某些子繞組發生故障時，電機仍然能夠運行，提高了電機的可靠性。其次，在進行型式試驗時，將偶數套子繞組中的一半作為電動機運行，而另一半做發電機運行，這就在一臺電機內實現了拖動機與被測電機的組合。在對本實用新型所提供的電機進行型式試驗時，不需要購買和設置拖動機，節省了投資，降低了試驗對場地的需求。一種電機，電機中設置有上述的繞組。優選地，在上述的電機中，電機為雙饋風力發電機。優選地，在上述的電機中，電機為永磁同步電機。本實用新型還提供了一種電機，在該電機中設置了上述的繞組。與現有的電機相t匕，本實用新型所提供的電機具有更高的可靠性，同時，在進行型式試驗時，不需要購買和設置拖動機，節省了投資，降低了試驗對場地的需求。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型實施例所提供的繞組中子繞組的空間布置原理圖；圖2為本實用新型實施例所提供的繞組中另一子繞組的空間布置原理圖；圖3為本實用新型實施例所提供的繞組中子繞組的基波電勢星形相量圖；圖4為本實用新型實施例所提供的繞組中另一子繞組的基波電勢星形相量圖。
具體實施方式
本實用新型實施例公開了一種電機的繞組，在提高電機可靠性的同時，降低在進行型式試驗過程中的投資和場地要求。下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。本實用新型實施例公開了一種電機的繞組，該繞組包括偶數套並聯設置的子繞組，子繞組每相繞組所串的線圈匝數相同，同時，每套子繞組與同一相間其它子繞組之間相互間隔呈60°整數倍的電勢相角。下面以包括兩套子繞組的繞組為例進行具體的說明。在進行定子繞組設計時，先根據公式(I)進行計算:
q=丄(O
Imp其中，q——每極每相槽數；[0032]Z-電機槽數；M-電機相數，一般為3 ;P——電機極對數。由公式(I)得出如圖3和圖4所示的基波電勢星形相量圖，進而由圖3和圖4可以得出每個相帶所對應的槽號。再根據相帶槽號對應關係，可以分別得到圖1和圖2所示的繞組空間布置的原理圖。現將圖1和圖2中的IUl，IVl，IWl子繞組提取出來，形成三角形連接或Y形連接，2U1，2V1，2W1子繞組提取出來，形成三角形連接或Y形連接。該兩套子繞組的極數、相數、串聯匝數相同，各自形成獨立的氣隙磁場。該兩子套繞組引入到接線盒內，在正常運行時兩套子繞組並聯運行。當一套子繞組發生故障時，可將故障子繞組切除，而只單獨運行另一套子繞組，使電機工作在半功率狀態。這樣，設置在電機中兩套子繞組互為冗餘，在其中的一套子繞組發生故障時，電機仍然能夠以半功率狀態運行，提高了電機的可靠性。當對本實用新型實施例所公開的電機進行型式試驗時，先將電機中的一子套繞組1U，IV，IW與電網電源相連，並運行在電動機狀態。此時定子繞組產生的旋轉磁場將切割轉子繞組，使轉子繞組產生感應電勢。對於鼠籠電機，該感應電勢將在轉子內產生感應的轉子電流，而如果是轉子外加電源的電機，該感應電勢將與轉子變頻器所提供的轉子外加電勢相互作用而產生轉子電流，因而在轉子繞組中產生相對轉子旋轉的磁場。在電機的一套繞組運行在電動態時，電機氣隙中將存在以同步速旋轉的氣隙磁密，此氣隙磁密將旋轉切割定子的另一套繞組2U，2V，2W，從而在該繞組中產生感生電勢。由於此兩套繞組完全一樣，且繞組在定子上均勻對稱分布，因此發電態繞組感生電勢將與電動態繞組的感生反電動勢幅值相近，相位相同，頻率相同，因而發電態繞組的感生電勢將與施加於電動態繞組的電網電源符合同步併網條件。由圖1和圖2可以看出，電機發電態繞組為電動態繞組的負相繞組，因此在發電態繞組實現併網後，發電態繞組所流過的電流與電動態繞組的方向相向，從而實現發電態繞組向電網實現發電。而對於該繞組用於永磁電機時，一套繞組IU，IV，Iff與變頻電源相連，通過調節電源頻率，使電機達到所需的額定轉速，此時轉子磁極所產生的磁場將切割另一套繞組2U，2V，2W生成感生電勢，此感生電勢將通過變頻器與外界電源併網。由以上可知，在本實用新型實施例所公開的電機正常工作時，設置在定子中的偶數套子繞組並聯工作；當其中的某套子繞組發生故障時，可以將該套子繞組斷開，以剩餘的子繞組組成定子繞組，此時電機能夠以較低的功率繼續運行。與現有的單繞組的電機相比，本實用新型所提供的電機通過設置偶數套互為冗餘的子繞組，使得在某些子繞組發生故障時，電機仍然能夠運行，提高了電機的可靠性。其次，在進行型式試驗時，將偶數套子繞組中的一半作為電動機運行，而另一半做發電機運行，這就在一臺電機內實現了拖動機與被測電機的組合。在對本實用新型所提供的電機進行型式試驗時，不需要購買和設置拖動機，節省了投資，降低了試驗對場地的需求。 優選地，在上述實施例所提供的電機中，繞組包括兩套子繞組，這兩套子繞組之間的電勢相角為60°或180°或300°。本領域技術人員可以理解的是，在上述實施例所提供的電機中，兩套子繞組可以均為單層繞組或均為雙層繞組，同時，也可以其中一套為單層繞組，而另一套為雙層繞組。同樣的，兩套子繞組既可以均為Λ型接法或Y型接法的子繞組，也可以是一套為Λ型接法的子繞組，而另一套為Y型接法的子繞組。本實用新型還提供了一種電機，在該電機中，使用了上述實施例中所提供的繞組。與現有的電機相比，本實用新型所提供的電機具有更高的可靠性，同時，在進行型式試驗時，不需要購買和設置拖動機，節省了投資，降低了試驗對場地的需求。具體的，在上述實施例所提供的電機中，該電機為雙饋風力發電機，或為永磁同步電機。本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求1.一種電機的繞組，其特徵在於，所述繞組包括偶數套並聯的子繞組，所述子繞組每相繞組所串的線圈匝數相同，每套所述子繞組與其餘同一相間的所述子繞組之間相互間隔60°正整數倍的電勢相角。
2.根據權利要求1所述的繞組，其特徵在於，所述繞組包括兩套所述子繞組，兩套所述子繞組之間的電勢相角為60°或180°或300°。
3.根據權利要求2所述的繞組，其特徵在於，兩套所述子繞組均為單層繞組或雙層繞組。
4.根據權利要求2所述的繞組，其特徵在於，兩套所述子繞組其中之一為單層繞組，另一為雙層繞組。
5.根據權利要求2所述的繞組，其特徵在於，兩套所述子繞組均為Λ型接法的子繞組或Y型接法的子繞組。
6.根據權利要求2所述的繞組，其特徵在於，兩套所述子繞組其中之一為Λ型接法的子繞組，另一為Y型接法的子繞組。
7.—種電機,其特徵在於,所述電機中設置有上述權利要求1-6中任一項中所述的繞組。
8.根據權利要求7所述的電機，其特徵在於，所述電機為雙饋風力發電機。
9.根據權利要求7所述的電機，其特徵在於，所述電機為永磁同步電機。
專利摘要本實用新型公開了一種電機的繞組和電機。一種電機的繞組，繞組包括偶數套並聯的子繞組，子繞組中每相繞組所串的線圈匝數相同，且每套子繞組與其餘同一相間的子繞組之間相互間隔的電勢相角為60°的正整數倍。一種電機，電機中設置有上述的繞組。設置了本繞組的電機在正常工作時，偶數套子繞組並聯工作；當某套子繞組發生故障時，可以將該套子繞組斷開，以剩餘的子繞組組成定子繞組，此時電機仍然能夠運行。本實用新型所提供的繞組通過設置偶數套互為冗餘的子繞組，提高了電機的可靠性。其次，在進行型式試驗時，將偶數套子繞組中的一半作為電動機，而另一半做發電機，從而在型式試驗中，節省了投資，降低了試驗對場地的需求。本實用新型還公開了一種電機。
文檔編號H02K3/28GK202997746SQ201220452468
公開日2013年6月12日 申請日期2012年9月6日 優先權日2012年9月6日
發明者王建良, 陽輝力, 鄒強龍, 鄧方林, 龔天明, 李進澤 申請人:南車株洲電機有限公司