三相电动机每极每相槽数q为6/7/8中的全优绕组

技术领域  电动机制造

背景技术  金阳  陈维静.一个双层不等匝绕组的优化布置.中小型电机， 1994，21(4)：14～17求双层同心式等槽满率匝比优化方案。优化结果表中q＝6的 第一方案5/7次谐波幅值(绕组系数)0.0331/0.0684。7次谐波幅值高于q＝6 Y＝16/15等匝方案的对应值0.0497/0.0376。5/7次谐波幅值对电机M-S曲线和杂 耗起决定性影响。5次谐波降低起动转矩，7次谐波降低最小转矩。

卫爱民  单敬爱  李莉.三相实用型正弦分布绕组的研究.中小型电 机，1996，23(1)：7～11。求双层同心式不加等槽满率限制匝比优化方案。

对方法归结为对An+A(q-n+1)/2＝COS[(q+0.5-0.5y+n-1)*60°/q]和 A(q-n+1)+An/2＝COS[(q+0.5-0.5y+q-n)*60°/q]方程组求解得匝比。

对表1中q＝6解方程组，求得匝比Z1/Z2/Z3/Z4/Z5/Z6(跨距最大即 最外链为Z1，跨距最小即最内链为Z6)为：0.945/0.817/0.662/0.488/0.299/0.101。 得综合谐波强度/5次谐波幅值/7次谐波幅值为3.933/0.00020/0.00003。槽内导体 数比为：1.046/1.116/1.150，平均值为：1.104，最大值对平均值的比为：1.042，即因槽 满率不等绕组电阻增加4.2％。如果过渡到等槽满率0.9/0.8/0.6/0.4/0.2/0.1(0.1+0.9 为槽内导体数1，称0.1为最内链匝比)。相应数据为4.085/0.04913/0.00151。

对表1中q＝7解方程组，求得匝比Z1/Z2/Z3/Z4/Z5/Z6/Z7 为：0.954/0.846/0.720/0.577/0.422/0.256/0.086。相应数据为0.006/0.00010/0.00022。 槽内导体数比为：1.040/1.102/1.142/1.154，平均值为：1.1095，最大值对平均值地比 为：1.040，即因槽满率不等绕组电阻增加4.0％。如果过渡到等槽满率 0.9/0.8/0.7/0.5/0.3/0.2/0.1相应数据为1.018/0.04438/0。

对表1中q＝8解方程组，求得匝比Z1/Z2/Z3/Z4/Z5/Z6/Z7/Z8 为：0.960/0.869/0.761/0.642/0.510/0.372/0.225/0.076。相应数据为 0.005/0.00005/0.00014。槽内导体数比为：1.036/1.094/1.133/1.152，平均值为：1.1038， 最大值对平均值的比为：1.044，即因槽满率不等绕组电阻增加4.4％。如果过渡到 等槽满率0.9/0.8/0.7/0.6/0.4/0.3/0.2/0.1相应数据为0.752/0.03125/0.01243。

王怀林.谈适用于对称不等匝的绕组系数公式.中小型电 机，1996，23(2)：28～29有公式，有参数q+0.5-0.5Y，为权数可视技术提供了条件。

发明内容  背景技术中不等槽满率，绕组电阻增加4.0％以上。等槽满率和不等 槽满率过渡到等槽满率不能做到5/7次谐波幅值同时低于1％。同时最内链匝比 太小，对基匝是小匝数往往成为不可能。最内链匝数太小并绕根数又不多时， 插相间纸需防止插错。这些都阻碍了背景技术实施。

尽可能高的最内链匝比和5/7次谐波幅值同时低于1％的等槽满率方 案是理想方案。本发明，利用Excel权数可视技术，到了理想方案。

Excel权数可视技术布局：A2为每极每相槽数，B2为跨距， C2＝A2+0.5-0.5*B2 C3＝C2+1，选中C3自动填充至C9，这就是槽权数。D2～D9 输入对应匝数(含零匝，等匝也可全取1)。D10＝SUM(D2：D9)。F1输入1，G1 至R1输入5，7，11，13...35，37(37以内6倍数加，减1) F2＝$D2*COS(F$1*3.1415926*$C2/3/$A$2)选中F2自动填充至F9。这就是槽权 数效应。F10＝SUM(F2：F9)这就是槽权数效应和。F11＝F10/$D$10。 F12＝F11/$F$11/F$1*100。F13＝F12*F12。选中F2至F13向右自动填充至R13。 S13＝SUM(G13：R13)。F14＝SQR(S13)布局中的文字和符号：A1输为：q， B1输为：Y，D1输为：匝数或匝数比，E1输为：谐波次数，E11输为：绕组系数 (幅值)，E12输为：比值百分数，E13输为：比值百分数平方，E14输为：综合谐波 强度。

对q＝6用三步骤调5，7次谐波。

设1-6链匝比为：a，b，c，1-c，1-b，1-a。解5，7，11次谐波为零三方程组， 得a＝0.44，b＝1.61，c＝-0.7。无意义。解5，7，次谐波为零二方程组，可能有无数 解。加上小匝不要太小的限制，运用Excel权数可视技术到了理想解，导致了 本发明。下表：等匝5次谐波负，7次谐波正。步骤一  减6(少减工艺性好) 增1明显降5次。步骤二  减5(少减工艺性好)增2等效降5，7次。步骤三  减 4增3降5次又降7次，解5次谐波为零方程得3链对4链匝比。观察11次谐 波降，升，升。

对q＝7也照此办理，表给出了产品/正弦/取等槽满率/本发明相应数据。

对q＝8外6链也照此办珏，内2链调试，也有相应数据。

q＝6/7/8 Y和Y2系列产品试优化表：

注：表中不符合基匝比的有的给出了多个方案。

附图说明  本图是电机制造中广泛采用的双层同心式绕组示意图，以q＝6示意 图为例，本图明示了绕组6链的跨距分别是：17(1-18)、15(2-17)、13(3-16)、 11(4-15)、9(5-14)、7(6-13)。平均跨距Y＝12。明示了上下层同相组对称轴 的位置，以及第一链对对称轴A-A的距离槽数0.5(与公式 q+0.5-0.5Y＝6.5-12/2＝0.5 一致)。明示了绕组第1链(最外链)和第6链(最内 链)，第2链和第5链，第3链和第4链位于同一槽。明示了第1链匝数加第6 链匝数，第2链匝数加第5链匝数，第3链匝数加第4链匝数相等，即为等槽 满率。同一槽内的匝数和称为槽内导体数。

具体实施方式  对表中总匝数不变电机，做好线模按相关工艺直接实施。测得 性能后，再进一步优化节材。对表中总匝数增加电机反算线规，做好线模，按 相关工艺直接实施。称重记录节材比例，测得性能总结。因5/7次谐波低，电机 转矩实验值高于计算值较多，电机转矩无忧。用于初次设计，算得的起动转矩、 最大转矩值可适当低于标准值，以让其它性能更优。包括电机效率。

方案的方法Excel权数可视技术可用于产品5/7次谐波有选择性 的削弱。例如下表Y280M-2不等匝7次谐波为零使最小转矩倍数高达2.13。

已批量制作表中Y180-250电机，绕组长度系数0.985，截面系数 1，电阻系数0.985。测得Y200L1-2带风扇噪声声功率级：64分贝(1级标准90 分贝，2级标准95分贝)。已制作表中多台Y315S-4电机，绕组长度系数0.94，截 面系数0.94，电阻系数1，重量系数0.8836，省铜11.64％。表中所有规格电阻系数 不大于1，高基波、低谐波、电阻不增加电机性能会全优。

已有实施效益支持：我作为非设计者，对Y180-280两极电机， Y225-280四极电机，Y250-280六极电机二次设计为双层对称不等匝叠绕组。仅 有限的降低了5，7次谐波。业余推动实施。从91年至98年7月，投产10878 台，省铜31741公斤。同时降低槽满率，省工时效益可观。

已有双层叠绕对称不等匝(有限降低5/7次谐波)试验结果技术支持：

注：4规格原温升55.1/54.05/56.9/55.8。试制温升60/59.8/未做/52.5。Y280M-2 不等匝方案是S铁心M线模，同时省铁心35mm，因最大转矩达4.39倍过大， 未改进未投产。Y315S-2因转车间生产而终止于上述实验。