【文章內(nèi)容簡介】 轉(zhuǎn)子用的較多。 無刷雙饋電機(jī)常用轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)型式 籠型轉(zhuǎn)子的“極數(shù)轉(zhuǎn)換器”作用以轉(zhuǎn)子為36槽的（8+4）極無刷雙饋電機(jī)為例（主繞組極數(shù)，副繞組極數(shù)），采用“和調(diào)制”時(shí)，同心式轉(zhuǎn)子繞組的組數(shù)等于6。當(dāng)其工作在雙饋調(diào)速運(yùn)行時(shí)，主副繞組中不同頻率的電流將在電機(jī)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(zhuǎn)子槽電勢矢量，內(nèi)環(huán)是相對于定子8極磁場的轉(zhuǎn)子槽電勢矢量。內(nèi)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(zhuǎn)子按相反的方向旋轉(zhuǎn)。用黑體（加粗）標(biāo)識的槽電勢（1，7，13，19，25，31）表示8極和4極磁場在這些導(dǎo)條中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢在任何瞬時(shí)都方向一致，所以這6個導(dǎo)條可以形成共用籠條。在兩個鄰近導(dǎo)條（如1和7）之間的導(dǎo)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(dǎo)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(zhuǎn)子按相反方向旋轉(zhuǎn)的關(guān)系是一致的。用類似方法聯(lián)接，可以形成6組同樣結(jié)構(gòu)的同心式短路線圈。正好處于兩個鄰近導(dǎo)條中間的導(dǎo)體（標(biāo)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(dǎo)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(dǎo)條可以形成6組同樣結(jié)構(gòu)的導(dǎo)條連接。 （8+4）極無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子槽電勢矢量（轉(zhuǎn)子槽數(shù)為36） （8+4）極無刷雙饋電機(jī)單層分布轉(zhuǎn)子繞組所謂電機(jī)轉(zhuǎn)子“極數(shù)轉(zhuǎn)換器”作用。當(dāng)電機(jī)雙饋運(yùn)行時(shí)，副繞組中電流產(chǎn)生極磁場，在某一特定轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)子繞組切割這一磁場后在其各槽導(dǎo)體中產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，由這些電流所產(chǎn)生的磁場也正好滿足在極繞組中產(chǎn)生同頻率速度電動勢的需要，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。 繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、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(chǎn)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(dǎo)條。顯然，這種籠型轉(zhuǎn)子繞組系數(shù)低，諧波含量大，造成電機(jī)效率及過載能力低。單一極的對數(shù)的繞線形轉(zhuǎn)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(guān)系。那么繞線型轉(zhuǎn)子將大大改善無刷發(fā)電機(jī)的性能。這種轉(zhuǎn)子繞組換相法變極獲得。這種新型轉(zhuǎn)子繞組接線方式更靈活，可利用交流電機(jī)繞組理論對對p和q兩種極對數(shù)選擇、磁勢相對轉(zhuǎn)向、繞組分布系數(shù)、諧波含量等進(jìn)行“人工”控制設(shè)計(jì)，因而用于無刷雙饋電機(jī)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(jī)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(zhuǎn)子繞組為實(shí)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(shè)計(jì)無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組基本思想仍源于由兩臺轉(zhuǎn)子繞組做反相序串極聯(lián)結(jié)繞線型感應(yīng)電機(jī)構(gòu)成的雙饋調(diào)速機(jī)組，其原理上可看成兩套極對數(shù)不同，反相序聯(lián)結(jié)的多相子繞組構(gòu)成。當(dāng)然，如果只是簡單將兩者加以連接，那么轉(zhuǎn)子槽導(dǎo)體的實(shí)際利用率很難高于現(xiàn)有籠型繞組的。為提高轉(zhuǎn)子槽導(dǎo)體的實(shí)際利用率，還必須使得轉(zhuǎn)子槽導(dǎo)體做到“來復(fù)利用”，使得同一套繞組對兩種極數(shù)既能感應(yīng)電勢又能互相作為激磁源。若實(shí)現(xiàn)上述構(gòu)想，必須還要有能具體實(shí)現(xiàn)的接線方式。為此，筆者提出可用于無刷雙饋電機(jī)的“變級”繞線轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(biāo)記為pa、pb、pc和qa、qb、qc,分別對應(yīng)p對極和q對極，兩組出線頭之間反相序關(guān)系聯(lián)結(jié)，即pa和qc、pb和qb、pc和qc分別聯(lián)結(jié)。 采用上述聯(lián)結(jié)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(xiǎn)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?，F(xiàn)在將3Y并聯(lián)接法換相變極繞組用于轉(zhuǎn)子繞組，并且按無刷雙饋電機(jī)理論要求將出線端pa、pb、pc和qa、qb、qc作異極反相序聯(lián)結(jié)。這樣，當(dāng)定子上放置有極對數(shù)分別為p和q的兩套三相繞組時(shí)，若將極對數(shù)為p的定子繞組接電網(wǎng)電源，轉(zhuǎn)子繞組因?yàn)槌鲭U(xiǎn)線端pa、pb、pc和qa、qb、qc反相序聯(lián)接，這時(shí)在定子p對極旋轉(zhuǎn)磁場下感應(yīng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子電流，除因從出線端pa、pb、pc流出使轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生p對極旋轉(zhuǎn)磁勢外，還因注入到出線端qa、qb、qc使轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生相對p對極反相旋轉(zhuǎn)的q對極磁勢。同樣，當(dāng)極對數(shù)為q定子繞組接入變頻電源時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組也既能產(chǎn)生q對極旋轉(zhuǎn)磁勢，又能產(chǎn)生反相旋轉(zhuǎn)的p對極旋轉(zhuǎn)磁勢。這樣，當(dāng)極對數(shù)為p的定子繞組接電網(wǎng)電源，同時(shí)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(zhuǎn)子相互作用，調(diào)節(jié)變頻電源頻率，將可以如同常規(guī)無刷雙饋電機(jī)一樣進(jìn)入變頻調(diào)速工作狀態(tài)。 值得注意的是，與通常的籠型轉(zhuǎn)子繞組相比較，本文轉(zhuǎn)子繞組同時(shí)產(chǎn)生p和q對極這兩個旋轉(zhuǎn)方向相反磁勢的機(jī)理是有所不同的，通常籠型轉(zhuǎn)子繞組的p和q對極磁勢是相同導(dǎo)體中流過電流產(chǎn)生的，而繞線型轉(zhuǎn)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(dǎo)體只產(chǎn)生一種極對數(shù)的磁勢。只是因?yàn)槔昧?Y并聯(lián)接法換相變極繞組的特點(diǎn)，使轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體得到重復(fù)利用，一套繞組就可以完全達(dá)到兩套繞組的效果。顯然，與通常無刷雙饋電機(jī)中籠形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子繞組相比較，繞線型轉(zhuǎn)子繞組有更多的特點(diǎn)：①籠形轉(zhuǎn)子繞組因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的限制，同時(shí)產(chǎn)生的極對數(shù)p和q只能是倍極比的關(guān)系，而繞線型轉(zhuǎn)子繞組的極對數(shù)p和則是可以任意選擇的；②籠形轉(zhuǎn)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(yīng)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(zhuǎn)子繞組所產(chǎn)生的極對數(shù)p和q的繞組有效匝數(shù)比更難加以調(diào)整，繞線型轉(zhuǎn)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(diào)整。以實(shí)例說明上述連接。=6,2q=2,槽數(shù)為36的轉(zhuǎn)子繞組實(shí)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(zhuǎn)子繞組第三章 建立籠型轉(zhuǎn)子繞組諧波磁勢計(jì)算模型 “安導(dǎo)波”的概念及其與磁勢的關(guān)系 電機(jī)繞組最基本的特征之一是通以電流便產(chǎn)生磁場，因而沿氣隙周圍分布著磁勢。所謂氣隙周圍某點(diǎn)的磁勢就是指該點(diǎn)的氣隙磁壓降。我們把這種磁勢稱為繞組磁勢。電機(jī)繞組的中心內(nèi)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(jī)繞組是由一些沿電機(jī)氣隙周圍分布的導(dǎo)體以某種方式連接在一起而形成的。當(dāng)繞組通以電流時(shí)，沿氣隙周圍就出現(xiàn)了電流層。所謂“安導(dǎo)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(shè)氣隙周圍上某一槽口寬度為（弧度）即的槽內(nèi)嵌有根導(dǎo)體，每根導(dǎo)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(dǎo)強(qiáng)度為（安/弧度）。如果是雙層繞組，則應(yīng)為上、下層安導(dǎo)的代數(shù)和（上、下層電流方向相同時(shí)相加，否則相減）。顯然，在齒頂處的安導(dǎo)強(qiáng)度應(yīng)為零。由此可知“安導(dǎo)波”嚴(yán)格的說應(yīng)為“安導(dǎo)強(qiáng)度分布波”，實(shí)際上就是沿氣隙周圍的電流層強(qiáng)度分布波，也叫電流負(fù)荷分布波。用來代表安導(dǎo)波，其中變量的單位是弧度，全圓周是。 如果認(rèn)為槽內(nèi)的安導(dǎo)集中在槽口正中一點(diǎn)上，則而。這時(shí)每個槽產(chǎn)生的安導(dǎo)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(nèi)的安導(dǎo)。 根據(jù)上述安導(dǎo)波的意義可見，安導(dǎo)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(dǎo)，即該段弧上所有各槽安導(dǎo)的代數(shù)和。 現(xiàn)取氣隙圓周上磁場強(qiáng)度為零的一點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)。則從全電流定律可知，沿閉合回路的總磁壓降應(yīng)等于回路內(nèi)的總電流，即安導(dǎo)波沿弧段的積分為。于是，由于點(diǎn)的磁場強(qiáng)度為零，隨之該點(diǎn)的氣隙磁壓降等于零，在假定鐵心的相對磁導(dǎo)率為無窮大，因而鐵心中的磁壓降就等于點(diǎn)處氣隙的磁壓降，稱為點(diǎn)的磁勢，用符號表示。這樣可得磁勢波和安導(dǎo)波之間的關(guān)系為 …………………………………………（31） 磁勢和安導(dǎo)的關(guān)系 單根導(dǎo)體的磁勢計(jì)算 如上所述，電機(jī)繞組是由導(dǎo)體構(gòu)成的，因此只要首先分析單根導(dǎo)體的安導(dǎo)波和磁勢波，就可以進(jìn)一步得出整個繞組的安導(dǎo)波和磁勢波。 首先我們來求單根導(dǎo)體的安導(dǎo)波（這里所說的單根導(dǎo)體也可以看作是由線圈組成的單邊線圈）。設(shè)有單根導(dǎo)體嵌于槽中，并通過電流（瞬時(shí)值，有正、負(fù)，以流出紙面為正））所示，）中的實(shí)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(shí)際電機(jī)中，決大多數(shù)是從電機(jī)的同一個端部出線，當(dāng)沿繞組首端至末端行進(jìn)時(shí)，由某一導(dǎo)體進(jìn)入，必從另一導(dǎo)體出來，因此所有導(dǎo)體電流瞬時(shí)值的代數(shù)和必為零。這就是說從整個繞組來看，單根導(dǎo)體產(chǎn)生的安導(dǎo)波中的常數(shù)分量恰好互相抵消，合成結(jié)果為零。正因?yàn)檫@樣，在分析單根導(dǎo)體的安導(dǎo)波時(shí)可以不考慮常數(shù)分量，并不影響對整個繞組的分析結(jié)果。 如上分析，）曲線當(dāng)作單跟導(dǎo)體的安導(dǎo)波。把坐標(biāo)原點(diǎn)取在槽口的正中，按傅立葉級數(shù)展開的單根導(dǎo)體的安導(dǎo)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(dǎo)體的安導(dǎo)波由此可得單根導(dǎo)體產(chǎn)生的安導(dǎo)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(shè)電流集中于槽口正中一點(diǎn)，即時(shí)，則故得………………………………（33）由式（31）和（33）可得單根導(dǎo)體的磁勢波………………（34） 單個線圈的磁勢計(jì)算 大多數(shù)電機(jī)繞組都是由匝數(shù)相同、節(jié)距相等的線圈構(gòu)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(dǎo)波設(shè)有匝數(shù)的單個線圈嵌于相距（弧度）的兩個槽中，）所示。則當(dāng)電流（瞬時(shí)值，有正、負(fù)，以圖中所示方向?yàn)檎┩ㄟ^線圈時(shí)，）所示的安導(dǎo)波。把坐標(biāo)原點(diǎn)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(dǎo)波分別為；。 由此可的整個線圈的安導(dǎo)波為故得單個線圈的安導(dǎo)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(dǎo)波則從式（31）可得單個線圈產(chǎn)生的磁式波為省掉與無關(guān)的常數(shù)項(xiàng)，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?，F(xiàn)在來證明式（38），證明如下：因?yàn)?，所以，即的出式?8）。 設(shè)電機(jī)極距為，以槽數(shù)計(jì)算時(shí)極距為（槽）當(dāng)時(shí)，稱為整距繞組；當(dāng)或時(shí)，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(dāng)時(shí)，式中為導(dǎo)體電流的有效值，為電流的角頻率，并且把空間坐標(biāo)（機(jī)械弧度）用對基波的電角度表示，則單個線圈磁勢的表達(dá)式為…………………………（39） 從上式可見，電流通過單個線圈產(chǎn)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(chǎn)生。因此，計(jì)算諧波次數(shù)時(shí)，應(yīng)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(jì)算 使用單個線圈磁勢分析的結(jié)論，很容易求出線圈組的磁勢。由于構(gòu)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(yīng)依次在空間上位移電角度。用空間矢量表示時(shí)，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(shí)間變化而脈振