單繞組雙速電動機的新型式

(江蘇無錫 214117)

1 新型式及分析

雙速電動機采用兩套繞組較少, 因為材料利用率低, 一般用一套等匝等跨距的雙迭繞組。 以定子36槽-8/4極為例, 常用一套雙迭繞組，取跨距為1～6 。 圖1為其槽號及一相線圈的布置(僅畫一半槽，一相)。按特赫萊接法, 4極時后一組線圈反向。為便于比較， 其諧波分析匯總見表1。

表1 雙速電動機 36槽-8/4極 雙迭繞組跨距Y=1～6 諧波計算

注： 等匝等跨距(Y=1～6)雙迭繞組。排列見圖1。

現在我們將定子36槽-8/4極的雙迭線圈改為不等匝同心線圈, 其排列見圖2。當新繞組匝比為N1:N2:N3=0.18092:0.79813:0.52094時, 對8極, 不難求出, 主波繞組系數為0.90231, 而8極的相帶諧波全為0, 諧波分析見表2。 該繞組平均跨距為4.546, 小于5。

圖2 雙速電動機 36槽-8/4極線圈排列 (不等匝同心繞組)

表2 雙速電動機 36槽-8/4極不等匝同心繞組 諧波計算

注：匝比N1：N2：N3=0.18092：0.78931：0.52094。排列見圖2。

顯然，這種排列對36槽8極而言，相當于單速電動機每極每相槽數q=3/2的分數槽正弦繞組排列， 可參見文獻[1]。對8極, 主波繞組系數由普通雙迭(Y=1～6)的0.8312增加到0.90231, 大大提高了材料利用率，大大提高了出力。相帶諧波全為0, 對降低電機雜散損耗降低振動噪聲極為有利。

單繞組雙速電動機的一套繞組要兼顧兩個極的性能。設原36槽-8/4極雙迭繞組，跨距為1～6, 接法為角/YY。本文改為新繞組后，接法仍為角/YY 。因為這種接法 8極磁密高，4極磁密低，能夠充分發揮8極正弦 繞組的優點。為便于比較，設計時取新老繞組槽滿率接近，并以原雙迭繞組8極磁密為參考，使兩者接近。因為新繞組主波繞組系數高，故每槽導體數可大大減少。因此8極采用正弦 繞組比原雙迭繞組，輸出功率可提高15～20%。

新繞組的4極，仍按上面的變極接法, 即后一組線圈反向。 其諧波分析見表2。 4極主波繞組系數略有下降， 諧波有所增加。 4極接法仍為YY， 采用新繞組后因每槽導體數減少，4極磁密有所增加，提高了利用率。雖然主波繞組系數有所下降，但4P的輸出功率不降反增，也可提高約6～10%。

新繞組理論匝比時，各槽不等匝, 大小相差約6.4%。如匝比改為N1：N2：N3=0.2：0.8：0.5，則各槽等匝， 8p，4p主波繞組系數分別為0.8996，0.70052。8p相帶諧波雖不為0, 但仍然很低。

2結語

(1)雙速電動機定子36槽-8/4極, 改用一套不等匝同心線圈, 當匝比為N1:N2:N3=0.18092:0.79813:0.52094時, 8極為正弦 繞組, 主波繞組系數大大提高, 而相帶諧波全為0。對8極，此法相當于單速電動機每極每相槽數q=3/2的分數槽正弦繞組排列。

(2)具體應用時應能充分發揮8極正弦 繞組的優點。建議8/4極接法為角/YY。如設計合理，與原雙迭繞組相比，8極輸出功率可提高15%～20%以上, 4極輸出功率也可提高約6%～10%。 新繞組還能節銅。 8極時相帶諧波為0, 對降低電機雜耗降低振動噪聲有利。

(3)單繞組雙速電動機定子36槽-8/4極，改8極為正弦繞組, 本文的方法簡單直觀，對8極效果特好， 對4極影響不大。

(4)定子36槽-8/4極可視為兩個單元, 對18槽-4/2極，54槽-12/6極，72槽-16/8極亦可參考，酌情類推。