一种绕组结构。其特征是绕组的偶数相可并联。在电机的设计、开发和生产中使用绕组的偶数相可并联结构，可以实现全绕组均电流全磁体均利用。解决了三相绕组结构的产品构成资源利用率低、总体理论势能实现率低的问题。使其可输出功率提高50%。与同输出功率的产品相比可降低成本、减轻重量、缩小体积。同时为电机效率的提高、性能的改善和功能的开发提供了更好的资源结构环境。
【技术实现步骤摘要】
机电---绕组结构的设计与控制方法。
技术介绍
目前广泛使用的三相绕组电机是利用绕组的适当结构所能实现的磁场位置的变化来产生指定方向的力矩(或电势)。但是这种三相绕组所能实现的结构存在以下几个问题:(以直流无刷电动机为例)缺陷1、电机构成资源利用率低。三相绕组结构在轮序工作时总会有某相“闲置”，或在“半负荷”状态下工作。所对应的磁体资源也未得到充分利用。同时这种“闲置”也造成了功率器件的利用率过低，从而造成电机构成资源的“浪费”。分析如下:分析(1)、如附图1 (a)所示，假设每相绕组的绕数为I匝，工作电流为2安培。当U、V两相为流入电流时，W相为流出电流。根据基尔霍夫电流定律，则W相电流为2安培，所产生的势能为2安匝；U相、V相电流各为I安培所产生的势能为I安匝+1安匝=2安匝，U、V、W三相绕组总势能为4安匝。分析(2)、如附图1 (b)所不，假设条件同上。当U相为流入电流时，W相为流出电流，V相无电流。则U相电流为2安培，所产生的势能为2安匝；胃相电流为2安培，所产生的势能也为2安匝；V相无势能产生，U、V、W三相绕组总势能为4安匝。绕组的上述两种工作方式，从产生势能角度上讲效果是一样的。三相绕组结构因有一相绕组(或相当于一相绕组)未同时参与工作，所以33%以上的构成资源未得到充分的利用。缺陷2、电机总体理论势能实现率低。仍然假设每相绕组的绕数为I匝、绕组的最大工作电流为2安培，则三相绕组结构的电机可容纳总匝数为3匝。所能产生的理论总势能为2安培X3匝=6安匝。因三相绕组结构不能使全部绕组同时都有2安培的电流流过，所以电机实际可提供的总势能只有4安匝。约为电机资源所能提供的理论总势能的67%。
技术实现思路
解决上述缺陷的构思及所采用的方法:绕组采用偶数相可并联结构及控制。以“携手工作”的方式，构造出一个全绕组均电流、全磁体均利用的结构环境。从而提高电机构成资源的利用率并可以完全实现电机构成资源所能提供的理论总势能。在偶数相可并联结构及控制的构思框架下，实验的设计方案为“二 &四”方案(亦可有更多的组合方案)。即:二相绕组可并联工作、四相绕组轮序控制。其原理如附图2。如附图2 (a)所示，当A、B相同时流入电流时，C、D相同时流出电流。如附图2 (b)所示，当B、C相同时流入电流时，D、A相同时流出电流。其它的相组合如此类推，电机在工作中各相绕组同时都有相等的电流流过，消除了空闲的绕组。从而解决了三相绕组结构缺陷I的问题。假设条件同上，在相同槽容的情况下电机绕组的可容纳总匝数为3西，则四相绕组结构时每相绕组可分配为0.75匝。每相绕组产生的势能为2安培*0.75匝=1.5安匝。电机可产生的理论总势能为1.5安匝*4相=6安匝。四相绕组结构为电机的各相绕组同时流过2安培的电流提供了条件，因此理论总势能可以得到实现。从而解决了三相绕组结构缺陷2的问题。绕组结构改进后其效果是:降低成本、缩小体积、减轻重量。同时又为电机效率的提高、性能的改善和功能的开发提供了一种更好的资源结构环境。四相绕组结构与三相绕组结构相比较:通过充分利用电机的构成资源，使电机的可输出功率提高50% (由假设条件下的可产生4安匝势能提高到可产生6安匝势能)。若电机的其他资源条件许可(如槽容量、磁通量等)，只需用相同的线径增加25%的用线量和增加约30%的磁体量(只要能满足相应功率输出的磁体需求量)，就可使电机的输出功率提高一倍。(2安培Xl匝X4相=8安匝)。【附图说明】附图1，示意了目前广泛应用的三相绕组结构的几种工作方式。图中箭头为工作电流同时在绕组中流动的方向。借以分析其存在的缺陷。附图2，示意了本专利技术“偶数相可并联结构”的工作方式。图中箭头为工作电流同时在绕组中流动的方向。借以说明对三相绕组结构缺陷的解决方式。附图3，示意了偶数相可并联结构在轮序导通时工作绕组产生有向力矩的原理。【具体实施方式】电动机运行控制可采用三相绕组电动机的换相方法。由偶数相可并联结构所提供的环境也可使用一种新的换相方法。且称之为“接力式无间断换相法”。即，当电路由A、B并联工作转为B、C并联工作时，B相控制不变动，而关闭A相在上述分组中的有关元件，由上述分组中C相的有关元件接替工作。这样实现了无间断换相，可消除换相时“无功率输入”的空区并产生了一个有益的“前序力矩”。如附图3 Ca)所示:在正向轮序过程中，当轮序由A、B并联欲转换为B、C相并联时A相关断，由A、B相并联所产生的复合磁极变为B相的单相磁极，所对应的磁路最短位置也发生了变化(至B的中心处)。且变化方向顺应于下序次B、C相复合磁极所产生方向。同理，如图3 (b)所示:在反向轮序过程中，由A、B并联欲转换为A、D相并联时B相关断。由A、B相并联所产生的复合磁极变为A相的单相磁极，所对应的磁路最短位置也发生了变化(至A的中心处)。且变化方向顺应于下序次A、D相复合磁极所产生方向。因此，新的换相法所产生的力矩也就充当了有益于下序次复合磁极所产生的力矩的“前序力矩”。前序力矩的产生和存在有助于提高电机效率和改善电机性能。当组合轮序为:AB — BC—⑶一DA为正向转矩时。则:组合轮序为:AB — DA—⑶一BC时可产生反向转矩。按照“二 &四”方案的思路，设计并制作出了绕组为偶数相可并联结构的电动机。实验结果:实现了二相绕组可并联工作、四相绕组轮序控制，产生指向转动力矩的功能。【主权项】1.一种绕组结构，其特征是绕组的偶数相可并联。2.根据权利要求1所述的绕组结构，其特征为绕组是电机绕组。【专利摘要】一种绕组结构。其特征是绕组的偶数相可并联。在电机的设计、开发和生产中使用绕组的偶数相可并联结构，可以实现全绕组均电流全磁体均利用。解决了三相绕组结构的产品构成资源利用率低、总体理论势能实现率低的问题。使其可输出功率提高50%。与同输出功率的产品相比可降低成本、减轻重量、缩小体积。同时为电机效率的提高、性能的改善和功能的开发提供了更好的资源结构环境。【IPC分类】H02K29-00【公开号】CN204408153【申请号】CN201520016360【专利技术人】不公告专利技术人 【申请人】夏阳【公开日】2015年6月17日【申请日】2015年1月12日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种绕组结构，其特征是绕组的偶数相可并联。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：夏阳，
类型：新型
国别省市：湖北;42
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