以正弦、梯級(jí)、類梯級(jí)繞組實(shí)施最小氣隙的高效電動(dòng)機(jī)的制作方法
【專利摘要】以正弦、梯級(jí)、類梯級(jí)繞組實(shí)施最小氣隙的高效電動(dòng)機(jī)之發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域三相電動(dòng)機(jī)制造。電機(jī)雜耗和噪聲是與數(shù)學(xué)運(yùn)用的對(duì)話。變頻電動(dòng)機(jī)因變頻電源噪聲高，下法可降噪。高效電動(dòng)機(jī)加大氣隙降雜耗(功率因數(shù)降不利于電網(wǎng)節(jié)能)，下法可實(shí)現(xiàn)132?315機(jī)座：2、4、6級(jí)；355機(jī)座4、6極取最小氣隙效率提高(雜耗低于原來(lái)、功率因數(shù)升降銅耗)。正弦用：q＝2～8、Y＝2q和2q+1。梯級(jí)有Y、Y/q：8、10*/4；12、14*/6；12、15*/6；16、18*/8；16、20*/8。以上兩類共上12組，組內(nèi)諧波強(qiáng)度Em(與實(shí)測(cè)雜耗值對(duì)應(yīng))相同，梯級(jí)帶“*”的Em值低于相同Y、q正弦。12組大、小Y雜耗相同，對(duì)縮短鐵芯長(zhǎng)和降槽滿率、起動(dòng)電流等調(diào)整電動(dòng)機(jī)性能十分有用。類梯級(jí)用：10/5；14/7。
【專利說(shuō)明】
以正弦、梯級(jí)、類梯級(jí)繞組實(shí)施最小氣隙的高效電動(dòng)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域 [0001] 三相電動(dòng)機(jī)制造
【背景技術(shù)】 [0002] 高效電動(dòng)機(jī)氣隙建議值.中小型旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，中國(guó)電力出版社 2014年1月第2版127表2-40典型損耗分布附加損耗值：5~15% ; 129中3.電動(dòng)機(jī)氣 隙：異步電動(dòng)機(jī)一般選用較小的氣隙以降價(jià)空載電流和提高功率因數(shù)；130~131表2-42 給出了高效電動(dòng)機(jī)氣隙建議值。80~355電動(dòng)機(jī)2、4、6極氣隙值大于Y2系列。（有部分 Y系列氣隙值小于Y2系列）。電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子間氣隙最小值受加工精度和結(jié)構(gòu)件材質(zhì)的限 制。放棄夠達(dá)到的最小氣隙可以看成是資源浪費(fèi)；較大電動(dòng)機(jī)機(jī)座號(hào)中小功率短鐵芯采 用比大功率長(zhǎng)鐵芯更小的氣隙，可以看成資源充分利用。列出含Y系小于Y2系列氣隙規(guī) 格（Y系列/Y2系列/高效電動(dòng)機(jī)氣隙建議值）：112-4 :0. 30/0. 35/0. 40~0. 45 ; 180-4 : 0· 55/0. 60/0. 65 ~0· 75 ;200-4 :0· 65/0. 70/0. 75 ~0· 85 ;225-4 :0· 70/0. 80/0. 85 ~ 0· 95 ;250-4 :0· 80/0. 90/0. 95 ~L 05 ;280-4 :0· 9/L 0/L 05 ~L 15 ;225-6 : 0· 50/0. 55/0. 60 ~0· 65 ;250-6 :0· 55/0. 60/0. 65 ~0· 75 ;280-6 :0· 65/0. 7/0. 75 ~0· 90 ; 315-6 :0·80/0.90/0. 95 ~I. 05mm。
[0003] 王懷林.談適用于對(duì)稱不等匝的繞組系數(shù)公式.中小型電機(jī)，1996, 23 (2) :28~ 29。以權(quán)數(shù)可視技術(shù)為進(jìn)行諧波細(xì)分析提供了條件，為恰到好處實(shí)施正弦繞組匝比提供了 便利手段。（1996年1月曾投稿美國(guó)《ELECTRIC MACHINES and POWER SYSTEMS》雜志，雜志 編委含美、英、德、法、意、瑞士、以色列、加拿大學(xué)者。評(píng)審結(jié)論：看懂了理論，判斷不出工業(yè) 運(yùn)用。用初等數(shù)學(xué)向發(fā)達(dá)國(guó)家展示了應(yīng)對(duì)氣候變化的努力。）

【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 高效電機(jī)效率標(biāo)準(zhǔn)采用雜耗實(shí)測(cè)規(guī)則，普通繞組高效電動(dòng)機(jī)建議采用 加大氣隙降雜耗的辦法。發(fā)明采用同心式低諧波繞組（本身雜耗低，氣隙增量導(dǎo)致的雜耗 增量不大），配以Y系列、Y2系列中最小氣隙，對(duì)132~315機(jī)座2、4、6極；355機(jī)座4、6 極實(shí)施。因雜耗低于原來(lái)、功率因數(shù)提高降銅耗而效率提高并省銅。（355-2極匝數(shù)太小、 660/1140V，可實(shí)施，380V用別法）。三相正弦繞組每極每相槽數(shù)q越大、等效跨距Y越接近 2q，乘斜槽系數(shù)和不乘斜槽系數(shù)綜合諧波強(qiáng)度"Em"越低。（本發(fā)明論述表中Em值，取乘斜 槽系數(shù)的）。但由于正弦匝數(shù)遞減，q值大的、尾鏈匝數(shù)太小，難以實(shí)施。以小q的正弦繞組 梯級(jí)出大q的繞組可克服尾鏈匝數(shù)太小障礙，是"出身名貴"的低諧波繞組。
[0005] 表1~2是正弦匝比求法。
[0006] 表3~9表明正弦繞組的"奧秘1" :①q = 2、Y = 4、5的Em(乘斜槽的綜合諧波 強(qiáng)度、下同）值同為7. 7692 ;②q = 3、Y = 6、7的Em同為2. 6047 ;③q = 4、Y = 8、9的 Em 值同為 0· 2477 ;④ q = 5、Y = 10、11 的 Em 同為 0· 8412 ;⑤ q = 6、Y = 12、13 的 Em 同 為 0· 8321 ;⑥ q = 7、Y = 14、15 的 Em 為 0· 004/0. 0006 ;⑦ q = 8、Y = 16、17 的 Em 同為 0. 0005。上述相同q下的不同Y時(shí)，綜合諧波強(qiáng)度Em相同。Em值和雜耗對(duì)應(yīng)；Y值大，起動(dòng) 電流?。∟A電機(jī)起動(dòng)電流不給容差）、轉(zhuǎn)子鋁耗低。"奧秘1"是大自然恩賜給人們微調(diào)電機(jī) 性能的可供選擇，也提示人們電機(jī)初始設(shè)計(jì)時(shí)每極每相槽數(shù)q的決策。電動(dòng)機(jī)5次諧波決 定電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、7次諧波決定電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程中的最小轉(zhuǎn)矩，推理11次諧波可能 對(duì)運(yùn)行性能有較大影響。q = 4, Y = 9、8的正弦繞組11次諧波為零，小q而低Em ;q = 6 梯級(jí)正弦方案多。q = 4、6可以稱為"電機(jī)嬌子"。高效電機(jī)普通繞組有q = 3改為q = 4 的，能達(dá)到提高電機(jī)效率的效果，但多用太多銅，也給出了本發(fā)明的省銅空間。NA電機(jī)普通 繞組有q = 5改為q = 6的提高效率突出。q = 3改4 ;q = 5改4、6 ;q = 7、8改6 (省工 就是低碳），是用初等數(shù)學(xué)向自然界索取的舉措。
[0007] 表5、7、9的下表、表明了正弦繞組"奧秘2"①q = 4、Y = 9的正弦繞組匝比，是q =2、Y = 5、4的IM比交替組合。②q = 6、Y = 13的正弦繞組IM比，是q = 3、Y = 7、6的 IM比交替組合。③q = 8、Y = 17是q = 4、Y = 9、8的IM比交替組合。即：q乘2、Y =大+ 小，組成了基本正弦繞組。
[0008] 表10~14表明正弦繞組的"奧秘3":梯級(jí)①q = 4、Υ = 8和q = 4、Υ = 10,源于 q = 2、Υ = 4 和 q = 2、Υ = 5 ;簡(jiǎn)述為 8/4U0/4 源于 4/2、5/2，Em值同為 I. 0519。② 12/6、 14/6 源于 6/3、7/3, Em 值同為 0· 8596,。③ 12/6U5/6 源于 4/2、5/2, Em 值同為 L 1514。 ④16/8、18/8源于8/4、9/4，Em值同為(λ0162，。⑤16/8、20/8源于4/2、5/2，Em值同為 0. 7359。也是大自然恩賜給人們微調(diào)電機(jī)性能的可供選擇。10/4梯級(jí)正弦Em值1. 0519， 槽空滿比0. 866 ; 10/4正弦Em值1. 1456,槽空滿比0. 866。14/6梯級(jí)正弦Em值0. 8696,槽 空滿比0.879 ;14/6正弦Em值0.9109,槽空滿比0.866。15/6梯級(jí)正弦Em值1. 154,槽空 滿比0. 866 ; 15/6正弦Em值1. 4082,槽空滿比0. 853。18/8梯級(jí)正弦Em值0. 0003,槽空滿 比0. 866 ; 15/6正弦Em值0. 2718,槽空滿比0. 830。20/8梯級(jí)正弦Em值0. 7395,槽空滿期 比0.866 ;20/8正弦Em值1. 1524,槽空滿比0.851。槽空滿比大槽利用率高、便于散熱。以 上五組梯級(jí)正弦優(yōu)于正弦是值得重視的。
[0009] 表15是q = 5、7(因?yàn)槠鏀?shù)）類梯級(jí)表。
[0010] 表16是用q = 8的梯級(jí)繞組對(duì)產(chǎn)品降Em值，由3. 9409降為了 0. 1898。具體實(shí) 施方式1，對(duì)高效電機(jī)原方案減小氣隙到Y(jié)和Y2系列的最小值，按磁場(chǎng)強(qiáng)度特征數(shù)接近計(jì) 算匝比。對(duì)有原方案試驗(yàn)報(bào)告中有弱項(xiàng)的，可微調(diào)特征數(shù)、改善性能（原繞組等匝設(shè)計(jì)相當(dāng) 于動(dòng)算盤(pán)上方的珠子，不等匝設(shè)計(jì)相當(dāng)于動(dòng)算盤(pán)下方的珠子）。按預(yù)期電阻和槽滿率算出線 規(guī)（用銅少于原繞組）實(shí)施。得到的試驗(yàn)報(bào)告若需要調(diào)整相關(guān)性能也極易增、減某鏈匝數(shù) 和調(diào)整線規(guī)變電阻。2,若新繞組方案加大了跨距、可縮短鐵心，以除以小于1的數(shù)后按磁場(chǎng) 強(qiáng)度特征數(shù)接近算匝比、算線規(guī)后實(shí)施。
[0011]
[0012] 表1
[0013]
k
[0014] 表 2
[0015]













【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種正弦繞組三相電動(dòng)機(jī)，其特征在于繞組為每極每相槽數(shù)q = 4、等效跨距Y = 8， 匝數(shù)比取0.9161 : 0.7029 : 0.4419 : 0. 1508、配以Y系列和Y2系列的定子與轉(zhuǎn)子間的 氣隙中的小數(shù)值。2. -種正弦繞組三相電動(dòng)機(jī)，其特征在于繞組為每極每相槽數(shù)q = 4、等效跨距Y = 9， 匝數(shù)比取0.5 : 0.8165 : 0.5774 : 0. 2898、配以Y系列和Y2系列的定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙 中的小數(shù)值。3. -種梯級(jí)正弦繞組三相電動(dòng)機(jī)，其特征在于繞組為每極每相槽數(shù)q = 4、等效跨距Y = 10,匝數(shù)比取0 : 1.7321 : 1 : 1、配以Y系列和Y2系列的定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙中的小 數(shù)值。4. 一種梯級(jí)正弦繞組三相電動(dòng)機(jī)，其特征在于繞組為每極每相槽數(shù)q = 6、等效跨距Y = 12,匝數(shù)比取 0.8845 : 0.8845 : 0.5774 : 0.5774 : 0.2006 : 0.2006 配以 Y 系列和 Y2系列的定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙中的小數(shù)值。5. -種梯級(jí)正弦繞組三相電動(dòng)機(jī)，其特征在于繞組為每極每相槽數(shù)q = 6、等效跨距Y = 12,匝數(shù)比取 0.732 : 0.732 : 0.732 : 0.268 : 0.268 : 0.268 配以 Y 系列和 Y2 系列 的定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙中的小數(shù)值。6. -種梯級(jí)正弦繞組三相電動(dòng)機(jī)，其特征在于繞組為每極每相槽數(shù)q = 6、等效跨距Y = 14,匝數(shù)比取0 : 1 : 0.7422 : 0.7422 : 0.395 : 0.395配以Y系列和Y2系列的定子 與轉(zhuǎn)子間的氣隙中的小數(shù)值。7. -種梯級(jí)正弦繞組三相電動(dòng)機(jī)，其特征在于繞組為每極每相槽數(shù)q = 6、等效跨距Y = 15,匝數(shù)比取0 : 0.866 : 1.7321 : 1 : 1 : 1配以Y系列和Y2系列的定子與轉(zhuǎn)子間 的氣隙中的小數(shù)值。8. -種梯級(jí)正弦繞組三相電動(dòng)機(jī)，其特征在于繞組為每極每相槽數(shù)q = 8、等效跨距 Y= 16,匝數(shù)比取0.9161 : 0.9161 : 0.7029 : 0.7029 : 0.4419 : 0.4419 : 0.1508 : 0.15 08配以Υ系列和Υ2系列的定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙中的小數(shù)值。9. 一種梯級(jí)正弦繞組三相電動(dòng)機(jī)，其特征在于繞組為每極每相槽數(shù)q = 8、等效跨距Υ = 16,匝數(shù)比取 0.732 : 0.732 : 0.732 : 0.732 : 0.268 : 0.268 : 0.268 : 0.268 配 以Y系列和Y2系列的定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙中的小數(shù)值。10. -種梯級(jí)正弦繞組三相電動(dòng)機(jī)，其特征在于繞組為每極每相槽數(shù)q = 8、等效跨距 Y= 18,匝數(shù)比取 0 : 1 : 0.8165 : 0.8165 : 0.5774 : 0.5774 : 0.2989 : 0.2989 配 以Υ系列和Υ2系列的定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙中的小數(shù)值。
【文檔編號(hào)】H02K17/12GK106033921SQ201510118106
【公開(kāi)日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2015年3月11日
【發(fā)明人】王懷林
【申請(qǐng)人】王懷林