【文章內容簡介】 轉子用的較多。 無刷雙饋電機常用轉子結構型式 籠型轉子的“極數(shù)轉換器”作用以轉子為36槽的（8+4）極無刷雙饋電機為例（主繞組極數(shù)，副繞組極數(shù)），采用“和調制”時，同心式轉子繞組的組數(shù)等于6。當其工作在雙饋調速運行時，主副繞組中不同頻率的電流將在電機中形成兩個不同極數(shù)、。，外環(huán)是相對于定子4極磁場的轉子槽電勢矢量，內環(huán)是相對于定子8極磁場的轉子槽電勢矢量。內外環(huán)上的矢量按相反方向編號是考慮到不同極數(shù)的兩個定子磁場相對于轉子按相反的方向旋轉。用黑體（加粗）標識的槽電勢（1，7，13，19，25，31）表示8極和4極磁場在這些導條中產生的感應電勢在任何瞬時都方向一致，所以這6個導條可以形成共用籠條。在兩個鄰近導條（如1和7）之間的導條（即2，3，4，5，6），無論對于8極還是4極磁場，矢量+2和+3和5的合成矢量都處在同一方向上，所以2和3和5導條可以簡單地聯(lián)接成同心式短路線圈，對于8極和4極磁場這些短路線圈的作用是相同的。合成矢量的位置相對于8極是+γ,相對于4極是γ，這與兩個磁場相對于轉子按相反方向旋轉的關系是一致的。用類似方法聯(lián)接，可以形成6組同樣結構的同心式短路線圈。正好處于兩個鄰近導條中間的導體（標號帶方框的4，10，16，22，28，34），其8極和4極槽電勢矢量恰好方向相反，因此在這些槽中的導體不會起到有效作用，為省銅起見這些槽可空下不用。按此規(guī)律，36槽的導條可以形成6組同樣結構的導條連接。 （8+4）極無刷雙饋電機轉子槽電勢矢量（轉子槽數(shù)為36） （8+4）極無刷雙饋電機單層分布轉子繞組所謂電機轉子“極數(shù)轉換器”作用。當電機雙饋運行時，副繞組中電流產生極磁場，在某一特定轉速下，轉子繞組切割這一磁場后在其各槽導體中產生轉子電流，由這些電流所產生的磁場也正好滿足在極繞組中產生同頻率速度電動勢的需要，從而實現(xiàn)電機的機電能量轉換。 繞線型轉子結構、副繞組的磁場作用，其主要的理論依據(jù)是p、q對極磁場在同心線圈產生同相位電勢，這些線圈得以利用，但去掉了電勢不同相的導條。顯然，這種籠型轉子繞組系數(shù)低，諧波含量大，造成電機效率及過載能力低。單一極的對數(shù)的繞線形轉子，其諧波系數(shù)可有效的控制，繞組系數(shù)也可以確定，如果既保證上述特征，又能耦合傳遞主、副繞組磁場的關系。那么繞線型轉子將大大改善無刷發(fā)電機的性能。這種轉子繞組換相法變極獲得。這種新型轉子繞組接線方式更靈活，可利用交流電機繞組理論對對p和q兩種極對數(shù)選擇、磁勢相對轉向、繞組分布系數(shù)、諧波含量等進行“人工”控制設計，因而用于無刷雙饋電機可能更好的性能。 60176。相帶繞組由于分布系數(shù)教大、諧波含量較少和接線簡單是三相電機中性能最好的繞組。用對稱軸線法換向變極。以2p=6,2q=2,槽數(shù)為36的轉子繞組為實例。其中，6極和2極都為60176。相帶。 36槽6極60176。相帶繞組三相所占的槽號：由此畫出按2極相位排列的6極三相槽號表和變后極的三相相位圖： 變前極每相三段槽號為：A相：1，2，19，20；13，14，31，32；25，26，7，8。B相：5，6，23，24；17，18，35，36；29，30，11，12。C相：9，10，27，28；21，22，3，4；33，34，15，16。 變后極每相三段螬號為：a相：1，2，19，20；5，6，23，24；21，22，3，4。b相：32，31，14，13；17，18，35，36；33，34，15，16。c相：8，7，26，25；12，11，29，30；9，10，27，28。依據(jù)“變極”原理設計無刷電機轉子繞組基本思想仍源于由兩臺轉子繞組做反相序串極聯(lián)結繞線型感應電機構成的雙饋調速機組，其原理上可看成兩套極對數(shù)不同，反相序聯(lián)結的多相子繞組構成。當然，如果只是簡單將兩者加以連接，那么轉子槽導體的實際利用率很難高于現(xiàn)有籠型繞組的。為提高轉子槽導體的實際利用率，還必須使得轉子槽導體做到“來復利用”，使得同一套繞組對兩種極數(shù)既能感應電勢又能互相作為激磁源。若實現(xiàn)上述構想，必須還要有能具體實現(xiàn)的接線方式。為此，筆者提出可用于無刷雙饋電機的“變級”繞線轉子繞組的一種接線方式。 p/q,3Y/3Y換相變極異極反相序串聯(lián)接的轉子繞組 ，這種接線方式的基本部分是變極比為p/q的3Y并聯(lián)接法換相變極繞組。這個3Y并聯(lián)接法換相變極繞組有分為兩組的6個出現(xiàn)端，每組3個出線端，標記為pa、pb、pc和qa、qb、qc,分別對應p對極和q對極，兩組出線頭之間反相序關系聯(lián)結，即pa和qc、pb和qb、pc和qc分別聯(lián)結。 采用上述聯(lián)結的工作原理如下。，用于定子的極對數(shù)為p和q的3Y并聯(lián)接法換相變極繞組，如果出線端pa、pb、pc接如三相電源，出線端qa、qb、qc,懸空，則呈現(xiàn)P對極；反之，如果在出險端qa、qb、qc，接如三相電源，出線端pa、pb、pc懸空，則呈現(xiàn)q對極。現(xiàn)在將3Y并聯(lián)接法換相變極繞組用于轉子繞組，并且按無刷雙饋電機理論要求將出線端pa、pb、pc和qa、qb、qc作異極反相序聯(lián)結。這樣，當定子上放置有極對數(shù)分別為p和q的兩套三相繞組時，若將極對數(shù)為p的定子繞組接電網(wǎng)電源，轉子繞組因為出險線端pa、pb、pc和qa、qb、qc反相序聯(lián)接，這時在定子p對極旋轉磁場下感應產生的轉子電流，除因從出線端pa、pb、pc流出使轉子繞組產生p對極旋轉磁勢外，還因注入到出線端qa、qb、qc使轉子繞組產生相對p對極反相旋轉的q對極磁勢。同樣，當極對數(shù)為q定子繞組接入變頻電源時，轉子繞組也既能產生q對極旋轉磁勢，又能產生反相旋轉的p對極旋轉磁勢。這樣，當極對數(shù)為p的定子繞組接電網(wǎng)電源，同時在極對數(shù)為q的定子繞組接入變頻電源，兩套定子繞組通過轉子相互作用，調節(jié)變頻電源頻率，將可以如同常規(guī)無刷雙饋電機一樣進入變頻調速工作狀態(tài)。 值得注意的是，與通常的籠型轉子繞組相比較，本文轉子繞組同時產生p和q對極這兩個旋轉方向相反磁勢的機理是有所不同的，通?；\型轉子繞組的p和q對極磁勢是相同導體中流過電流產生的，而繞線型轉子繞組則是雜原理上看作是兩套不同極對數(shù)的三相繞組反相序串聯(lián)而成，每套繞組導體只產生一種極對數(shù)的磁勢。只是因為利用了3Y并聯(lián)接法換相變極繞組的特點，使轉子繞組導體得到重復利用，一套繞組就可以完全達到兩套繞組的效果。顯然，與通常無刷雙饋電機中籠形結構轉子繞組相比較，繞線型轉子繞組有更多的特點：①籠形轉子繞組因為結構的限制，同時產生的極對數(shù)p和q只能是倍極比的關系，而繞線型轉子繞組的極對數(shù)p和則是可以任意選擇的；②籠形轉子繞組無論是對于極對數(shù)p或是q，繞組分布系數(shù)都不太高，諧波含量也較高，這直接限制了其應用，而本文利用換相變極繞組理論，可以使兩種極數(shù)下的繞組分布系數(shù)都得到提高，諧波含量則可降低；③籠形轉子繞組所產生的極對數(shù)p和q的繞組有效匝數(shù)比更難加以調整，繞線型轉子繞組接線方式要靈活的多，極對數(shù)p和q繞組有效匝數(shù)比可以根據(jù)需要任意調整。以實例說明上述連接。=6,2q=2,槽數(shù)為36的轉子繞組實例。其中6極和2極都為60176。相帶，且都為3Y接法。 36槽的繞線型轉子繞組第三章 建立籠型轉子繞組諧波磁勢計算模型 “安導波”的概念及其與磁勢的關系 電機繞組最基本的特征之一是通以電流便產生磁場，因而沿氣隙周圍分布著磁勢。所謂氣隙周圍某點的磁勢就是指該點的氣隙磁壓降。我們把這種磁勢稱為繞組磁勢。電機繞組的中心內容就是研究繞組磁勢的分布、變化規(guī)律及其相對大小。 電機繞組是由一些沿電機氣隙周圍分布的導體以某種方式連接在一起而形成的。當繞組通以電流時，沿氣隙周圍就出現(xiàn)了電流層。所謂“安導波”就是來描述這個電流層的分布情況。其意義是：以單層繞組為例，設氣隙周圍上某一槽口寬度為（弧度）即的槽內嵌有根導體，每根導體有電流（安），假定電流均勻分布于槽口上，則氣隙周圍該寬度上的安導強度為（安/弧度）。如果是雙層繞組，則應為上、下層安導的代數(shù)和（上、下層電流方向相同時相加，否則相減）。顯然，在齒頂處的安導強度應為零。由此可知“安導波”嚴格的說應為“安導強度分布波”，實際上就是沿氣隙周圍的電流層強度分布波，也叫電流負荷分布波。用來代表安導波，其中變量的單位是弧度，全圓周是。 如果認為槽內的安導集中在槽口正中一點上，則而。這時每個槽產生的安導波變成一個脈沖函數(shù)，該函數(shù)沿氣隙周圍的積分等于槽內的安導。 根據(jù)上述安導波的意義可見，安導波沿氣隙周圍某一段弧的積分等于該段弧上的凈有總安導，即該段弧上所有各槽安導的代數(shù)和。 現(xiàn)取氣隙圓周上磁場強度為零的一點作為坐標原點。則從全電流定律可知，沿閉合回路的總磁壓降應等于回路內的總電流，即安導波沿弧段的積分為。于是，由于點的磁場強度為零，隨之該點的氣隙磁壓降等于零，在假定鐵心的相對磁導率為無窮大，因而鐵心中的磁壓降就等于點處氣隙的磁壓降，稱為點的磁勢，用符號表示。這樣可得磁勢波和安導波之間的關系為 …………………………………………（31） 磁勢和安導的關系 單根導體的磁勢計算 如上所述，電機繞組是由導體構成的，因此只要首先分析單根導體的安導波和磁勢波，就可以進一步得出整個繞組的安導波和磁勢波。 首先我們來求單根導體的安導波（這里所說的單根導體也可以看作是由線圈組成的單邊線圈）。設有單根導體嵌于槽中，并通過電流（瞬時值，有正、負，以流出紙面為正））所示，）中的實線矩形波?，F(xiàn)把該波分解為兩個分量：一是沿周圍的平均值（），）所示的曲線。其中，平均值對整個周圍來說是一個常數(shù)，稱為常數(shù)分量，其大小與電流成正比。在實際電機中，決大多數(shù)是從電機的同一個端部出線，當沿繞組首端至末端行進時，由某一導體進入，必從另一導體出來，因此所有導體電流瞬時值的代數(shù)和必為零。這就是說從整個繞組來看，單根導體產生的安導波中的常數(shù)分量恰好互相抵消，合成結果為零。正因為這樣，在分析單根導體的安導波時可以不考慮常數(shù)分量，并不影響對整個繞組的分析結果。 如上分析，）曲線當作單跟導體的安導波。把坐標原點取在槽口的正中，按傅立葉級數(shù)展開的單根導體的安導波式中表示諧波的極對數(shù)，即=1的諧波波長等于整個圓周。在下面的分析中，我們用來表示相對于基波的“次數(shù)”，即，次諧波的極對數(shù)為。本文中的“對極諧波”和“次諧波”是兩種不同的表示方法，要注意區(qū)別。）可得出對極諧波的幅值為 單根導體的安導波由此可得單根導體產生的安導波為……………………………（32）其中決定于槽口寬度，成為對極諧波的槽口系數(shù)，假設電流集中于槽口正中一點，即時，則故得………………………………（33）由式（31）和（33）可得單根導體的磁勢波………………（34） 單個線圈的磁勢計算 大多數(shù)電機繞組都是由匝數(shù)相同、節(jié)距相等的線圈構成，稱為“等元件繞組”，對這種繞組，以線圈為基本單元來分析繞組較為簡單。 單個線圈的安導波設有匝數(shù)的單個線圈嵌于相距（弧度）的兩個槽中，）所示。則當電流（瞬時值，有正、負，以圖中所示方向為正）通過線圈時，）所示的安導波。把坐標原點取在該線圈的軸線上，有式（33）可得線圈邊1和線圈邊2的安導波分別為；。 由此可的整個線圈的安導波為故得單個線圈的安導波…………………………………（35）式中的 …………………………………………（36）為對對極諧波說的線圈短距系數(shù)。. 已知安導波則從式（31）可得單個線圈產生的磁式波為省掉與無關的常數(shù)項，則表征磁勢諧波分量為 ……………………………………（37） 將前面敘述的代入上式，則其中………………………………（38）式中和分別為線圈節(jié)距和極距，用相同單位表示。現(xiàn)在來證明式（38），證明如下：因為，所以，即的出式（38）。 設電機極距為，以槽數(shù)計算時極距為（槽）當時，稱為整距繞組；當或時，分別稱為長距或短距繞組。為了改善電勢波形以及節(jié)省材料，通常采用短距繞組。當時，式中為導體電流的有效值，為電流的角頻率，并且把空間坐標（機械弧度）用對基波的電角度表示，則單個線圈磁勢的表達式為…………………………（39） 從上式可見，電流通過單個線圈產生的矩形波磁勢包括極對數(shù)為4…等一系列諧波，即所有極對數(shù)為整數(shù)的諧波都可能產生。因此，計算諧波次數(shù)時，應從次，次，次……算起，一直到次。諧波的幅值與電流和諧波的短距系數(shù)成正比，與諧波的次數(shù)成反比。 由式（39）可得出第次諧波的幅值為……………………………………（310） 線圈組的磁勢計算 使用單個線圈磁勢分析的結論，很容易求出線圈組的磁勢。由于構成線圈組的每個線圈具有相同的節(jié)距和匝數(shù)，以及通過相同的電流，因此每個線圈磁勢的諧波含量和大小是完全一樣的，所不同的只是由于各線圈之間在空間上錯開一個角度，因而各諧波磁勢在空間上的位置存在相位差。通常各線圈沿定子圓周依次位移一個槽，對基波來說為電角度（），則各線圈磁勢矢量的次諧波應依次在空間上位移電角度。用空間矢量表示時，則各線圈的次諧波磁勢矢量依次有一相位差，）所示。于是可用矢量相加求得該線圈組磁勢的次諧波幅值（）為……………………………………………（311）式中……………………………………………（312）是次諧波的分布系數(shù)；是線圈組串聯(lián)的線圈數(shù)，對整數(shù)槽繞組來說，也就是每極每相槽數(shù)；是每個線圈的次諧波磁勢的幅值，即式（310）；槽距角為 由三個線圈串聯(lián)的線圈組磁勢的次諧波a）各線圈的空間位置 b）各線圈的次諧波磁勢矢量 c）線圈組的次諧波磁勢矢量 由于每個線圈的磁勢隨時間變化而脈振