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CN102403855B - 一种同步发电机正弦双迭绕组 - Google Patents

一种同步发电机正弦双迭绕组 Download PDF

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CN102403855B
CN102403855B CN2011103082194A CN201110308219A CN102403855B CN 102403855 B CN102403855 B CN 102403855B CN 2011103082194 A CN2011103082194 A CN 2011103082194A CN 201110308219 A CN201110308219 A CN 201110308219A CN 102403855 B CN102403855 B CN 102403855B
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Tellhow Sci Tech Co Ltd
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Abstract

一种同步发电机正弦双迭绕组，其特征是发电机定子槽数30槽，极数4极，3相，定子铁芯斜1.07个槽距，30个槽中均匀分布有6个空槽，其余24个槽中按每极每相2个槽方法布置三相绕组，三相绕组的每个线圈匝数相等，每个线圈的节距都为5，构成三相双迭绕组，这样构成的三相发电机电枢绕组的线电压和相电压中理论上都没有3次及3的奇数倍数次谐波，没有5次谐波，没有7次谐波，齿谐波也得到了很大的削弱，11次，13次谐波含量也很小，线电压、相电压波形正弦性畸变率都不大于1%，可以满足三相四线制精密电源对线、相电压波形正弦性畸变率都不大于1%的高要求，定子铁芯中6个空槽中没有线圈，有利于发电机的轴向通风散热。

Description

一种同步发电机正弦双迭绕组
技术领域
本发明涉及一种交流电机绕组，尤其是一种同步发电机正弦双迭绕组。 
背景技术
众所周知，三相同步发电机做成三相四线制供电时，要求发电机线、相电压正弦性畸变率都较小，在某些精密电源中要求线电压相电压正弦性畸变率都不大于1%。 
为了达到这种高要求，其电枢绕组的设计是关键技术之一，在一种定子槽数为30槽4极3相发电机中，每极每相槽数q=5/2，电枢绕组正弦性设计遇到困难，因要求三相四线制供电，常规设计采取短距2/3的绕组，可以消除3次及其奇数倍数次的谐波，但5,7次谐波很大，即无法同时消除3及其奇数倍数次的谐波和5、7次谐波，且较大地削弱其它次谐波，而以往公开的△-Y正弦双层绕组和同心式不等匝正弦双层绕组，因有严格的匝比关系，理论匝数与实际匝数很难做到统一，在此电机中实际上不能采用，必须要求用新的绕组结构设计，以便能同时消除3及其奇数倍数次的谐波和5、7次谐波，且较大地削弱其它次谐波，来满足这种发电机三相四线制供电时的线电压和相电压波形正弦性畸变率都不大于1%的高要求。 
发明内容
本发明的目的就是针对一种三相发电机定子30槽，极数为4极，其每极每相槽为q=5/2，而发明一种三相正弦双迭绕组，这种正弦双迭绕组是等匝等距的双层迭绕组，工艺传统实现容易，能保证发电机线、相电压波形正弦性畸变率都不大于1%的要求。 
本发明是这样来实现的，针对30个槽，每隔4个槽空出一个槽，共空出6个槽，这6个空槽中不下线圈，其余24个槽中布置双层线圈，每个线圈上层按每极每相槽数为2的方式分布，每个线圈匝数相等，每个线圈的节距都为5，这样每个线圈下层也都决定了位置，决定了所在的槽。这样布置就使得3及其奇数倍数次的谐波为零，5次谐波也为零，同时定子铁芯斜槽度为1.07个定子槽距，这样不但可以削弱齿谐波，还同时将7次电势谐波也削弱为零，通过这种绕组结构的巧妙设计和不同于常规的定子铁芯斜槽，就使电枢绕组感应电势中的3次及其奇数倍数次电势谐波和5、7次电势谐波都削弱为零，11,13次谐波含量也很小，而且齿谐波也被大大削弱了，含量极微，其线电压，相电压的空载电压正弦性畸变率都不大于1%，这是一种发电机分数槽正弦双迭绕组，达到了发明的目的。 
这种正弦双迭绕组的优点在于： 
1、绕组为短距的等匝等距的双层迭绕组，工艺完全与传统双迭绕组一样，容易实施；
2、这种正弦双迭绕组线电压、相电压波形正弦性畸变率都不大于1%，可用于三相四线制精密发电机电源中；
3、在30槽4极3相发电机中，无论是采用r-Y双层正弦绕组还是采用同心式不等匝双层正弦绕组，都不能达到线电压、相电压波形正弦性畸变率都不大于1%的要求，而且r-Y双层正弦绕组和同心式不等匝双层正弦绕组匝数不相同，具有严格的匝数比例关系，理论匝数与实际匝数很难统一，工艺复杂，难以达到设计效果，在这种分数槽发电机中实际上不能采用，而本发明正弦双迭绕组等匝等距理论与实践统一度高，工艺又很简单，解决了分数槽实现双层正弦绕组的难题。
4、这种正弦双迭绕组定子铁芯中有均匀的空槽，比无空槽的电机，轴向通风更好，散热更好，温度降低，效率提高。 
附图说明
图1为本发明的三相同步发电机正弦双迭绕组展开图。 
具体实施方式
如图1所示，电机定子槽数为30槽，极数为4极3相同步发电机的正弦双迭绕组展开图。 
图1中，30个槽中有6个空槽，这6个空槽中不下线圈，这些空槽是均匀分布的，空槽之间相隔4个槽，这6个空槽是2,7,12,17,22,27这6个槽，其余24个槽按每极每相槽数为2来分配三相绕组的槽相位，方法是常规的方法，即线圈的上层按aa，zz，bb，xx，cc，yy布置相位，每个线圈的匝数都相等，每个线圈的节距也都相等，节距都为5，这样每槽的下层都按上层边也有规律地决定了，除了6个空槽，其余这24个槽中都是双迭双层结构，槽满率相等，如图1所示，u相绕组由uuo8个线圈串联而成，它们是1-6,3-8,9-14,10-15；16-21,18-23,24-29,25-30；u1uo分别由1,24，槽引出；v相绕组由vvo8个线圈串联而成，它们是6-11,8-13,14-19,15-20；21-26,23-28,29-4,30-5；v1vo分别由6,29，槽引出；w相绕组由wwo8个线圈串联而成，它们是11-16,13-18,19-24,20-25；26-1,28-3,4-9,5-10，w，wo分别由11，4槽引出； 
上述uuo，vvo，wwo三相绕组的uo，vo，wo相联成中性点N，三相四线制的引出线标记为u，v，w，n；如图1所示；
       同时，定子铁芯必须斜槽，斜槽度为1.07个定子槽距，上述三相绕组就是布置在具有这种斜槽度的定子铁芯中；
       这样构成的三相四线制电枢绕组是一种分数槽正弦双迭绕组，其线电压，相电压的波形中消除了3次及其3的奇倍数次谐波，也消除了5次谐波，7次谐波，11次，13次谐波含量也很小，齿谐波也大大削弱了，含量已经极小，其线电压，相电压的波形正弦性的畸变率计算值为0.8072%，都不大于1%，具体见谐波含量计算结果表：
谐波含量计算结果表：
由此可见可以满足三相四线制精密电源对线、相电压波形正弦性畸变率都不大于1%的高要求，这种结构的电枢绕组，还使定子铁芯有6个均布的空槽，便于定子铁芯轴向通风，降低温升，这种结构的电枢绕组工艺完全与常规双迭绕组一样，实施容易。
这种结构的三相电枢绕组温升低，谐波少，噪声小，效率高，线电压，相电压波形正弦性畸变率不大于1%，有推广价值。这种在30槽4极3相发电机中，定子铁芯斜1.07个槽距，均布空6槽，3相分数槽绕组线圈等匝，节距都为5的双迭结构，达到了发明的目的。 

Claims (1)

1. 一种同步发电机正弦双迭绕组，其特征是发电机定子槽数30槽，极数4极，3相，定子铁芯斜1.07个槽距，30个槽中均匀分布有6个空槽，其余24个槽中按每极每相2个槽方法布置三相绕组，三相绕组的每个线圈匝数相等，每个线圈的节距都为5，构成三相双迭绕组，这样构成的三相发电机电枢绕组的线电压和相电压中理论上都没有3次及3的奇数倍数次谐波，没有5次谐波，没有7次谐波，齿谐波也得到了很大的削弱，11次，13次谐波含量也很小，线电压、相电压波形正弦性畸变率都不大于1%，可以满足三相四线制精密电源对线、相电压波形正弦性畸变率都不大于1%的高要求，定子铁芯中6个空槽中没有线圈，有利于发电机的轴向通风散热。
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