繞線式無軸承異步電機制造技術

一種繞線式無軸承異步電機，包括定子和轉子，所述定子設定子槽，定子槽中安裝三相轉矩繞組和三相懸浮繞組，所述轉子設轉子槽，轉子槽中安裝三相轉子繞組，每相轉矩繞組的極數為4，每相懸浮繞組的極數為2，每相轉子繞組的極數為4，定子中三相轉矩繞組與轉子中三相轉子繞組使用相同頻率特征頻率的電流輸入。與鼠籠式無軸承異步電機相比，本實施例可以產生更大的徑向力和更穩定的轉矩。本實施例可做成雙饋式無軸承異步電機，用在風力發電領域，采用繞線式結構，可以在繞線式繞組中添加變頻器自動調節，機組可以在不同的轉速下實現恒頻發電，滿足用電負載和并網的要求，節能環保、效率高。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】一種繞線式無軸承異步電機，包括定子和轉子，所述定子設定子槽，定子槽中安裝三相轉矩繞組和三相懸浮繞組，所述轉子設轉子槽，轉子槽中安裝三相轉子繞組，每相轉矩繞組的極數為4，每相懸浮繞組的極數為2，每相轉子繞組的極數為4，定子中三相轉矩繞組與轉子中三相轉子繞組使用相同頻率特征頻率的電流輸入。與鼠籠式無軸承異步電機相比，本實施例可以產生更大的徑向力和更穩定的轉矩。本實施例可做成雙饋式無軸承異步電機，用在風力發電領域，采用繞線式結構，可以在繞線式繞組中添加變頻器自動調節，機組可以在不同的轉速下實現恒頻發電，滿足用電負載和并網的要求，節能環保、效率高。【專利說明】繞線式無軸承異步電機
本技術涉及一種異步電機，特別是涉及一種無軸承異步電機。
技術介紹
近年來，國內外學者對無軸承電機的研究，基本是基于鼠籠式轉子結構，鼠籠式電機的轉子磁場是由兩部分組成的，一部分是由驅動磁場感應產生，另一部分是由懸浮磁場感應產生的。轉子磁場與懸浮磁場相互作用會產生額外的轉矩，這部分轉矩對轉子轉矩性能會產生不良的影響。通常表現為鼠籠式無軸承異步電機的轉子磁場和懸浮磁場相互耦合。這主要是因為常規的鼠籠式無軸承異步電機的轉子感應電流不僅產生一個對應轉矩繞組的磁場還產生一個對應懸浮繞組的磁場，后者能夠與懸浮磁場相互作用產生另一個轉矩分量，即鼠籠式異步電機的轉矩由兩部分組成。一個由轉矩繞組電流產生，另一個由懸浮繞組電流產生，這使得轉矩會依賴于懸浮繞組電流。會導致系統控制部分更加復雜。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種繞線式無軸承異步電機，解決現有無軸承異步電機中轉矩繞組與懸浮繞組的感應磁場對轉子控制無法解耦的技術問題。 本技術的繞線式無軸承異步電機，包括定子和轉子，所述定子設定子槽，定子槽中安裝三相轉矩繞組和三相懸浮繞組，所述轉子設轉子槽，轉子槽中安裝三相轉子繞組，每相轉矩繞組的極數為4，每相懸浮繞組的極數為2，每相轉子繞組的極數為4，定子中三相轉矩繞組與轉子中三相轉子繞組使用相同頻率特征頻率的電流輸入。 所述定子槽數為36個，轉子槽數為24個。 所述定子中三相轉矩繞組的u相轉矩繞組(ul、u2、u3、u4)設置在定子槽位1、10、19,28中，定子中三相轉矩繞組的V相轉矩繞組(vl、v2、v3、v4)設置在定子槽位4、13、22、31中，定子中三相轉矩繞組的w相轉矩繞組(wl、w2、w3、w4)設置在定子槽位7、16、25、34中。 所述定子中三相懸浮繞組的u相轉矩繞組(u9、u0)設置在定子槽位8、26，定子中三相懸浮繞組的V相轉矩繞組(v9、v0)設置在定子槽位14、32，定子中三相懸浮繞組的w相轉矩繞組(w9、w0)設置在定子槽位20、2中。 所述轉子中三相轉子繞組的u相轉子繞組(u5、u6、u7、u8)設置在定子槽位1、7、13、19，轉子中三相轉子繞組的V相轉子繞組(v5、v6、v7、v8)設置在定子槽位3、9、15、21，轉子中三相轉子繞組的w相轉子繞組(w5、w6、w7、w8)設置在定子槽位5、11、17、23中。 本技術的繞線式無軸承異步電機，轉矩只由四極轉矩磁場和四極轉子感應電流相互作用產生。懸浮磁場不產生穩定轉矩，因為轉子磁場和懸浮磁場具有不同的極對數。本技術把繞線式轉子結構引入到無軸承異步電機中，并通過繞組結構的設計，使繞線式轉子的結構具有鼠籠式結構所沒有的優點。轉子繞組通過變頻器與電網連接，轉子繞組電源的頻率、電壓、幅值和相位按運行要求由變頻器自動調節，機組可以在不同的轉速下實現恒頻發電，滿足用電負載和并網的要求。由于采用了交流勵磁，發電機和電力系統構成了"柔性連接"，即可以根據電網電壓、電流和發電機的轉速來調節勵磁電流，精確的調節發電機輸出電壓，使其能滿足控制要求。 本技術的設置方法對于降低控制系統對轉子偏心解算復雜度具有良好效果，可以明顯降低控制系統成本同時保證定子與轉子間的氣隙厚度。 下面結合附圖對本技術的實施例作進一步說明。 【專利附圖】【附圖說明】 圖1為本技術繞線式無軸承異步電機的結構示意圖； 圖2為本技術繞線式無軸承異步電機對轉子徑向力提升的效果示意圖； 圖3為本技術繞線式無軸承異步電機轉子對扭矩響應提升的效果示意圖。 【具體實施方式】 如圖1所示，本實施例中包括在定子槽中安裝的轉矩繞組和懸浮繞組，安裝在轉子槽中的轉子繞組，定子槽數為36個，轉子槽數為24個，定子中采用三相轉矩繞組，每相轉矩繞組的極數為4 (極對數為2)，定子中還采用三相懸浮繞組，每相懸浮繞組的極數為2 (極對數為I)，轉子中采用三相轉子繞組，每相轉子繞組的極數為4 (極對數為2)。 定子和轉子圓周上平行于軸線的開槽，沿相應的圓周均勻分布。 定子中三相轉矩繞組的u相轉矩繞組(ul、u2、u3、u4)設置在定子槽位1、10、19、28中，定子中三相轉矩繞組的V相轉矩繞組(vl、v2、v3、v4)設置在定子槽位4、13、22、31中，定子中三相轉矩繞組的w相轉矩繞組(wl、w2、w3、w4)設置在定子槽位7、16、25、34中； 定子中三相懸浮繞組的u相轉矩繞組(u9、u0)設置在定子槽位8、26，定子中三相懸浮繞組的V相轉矩繞組(v9、v0)設置在定子槽位14、32，定子中三相懸浮繞組的w相轉矩繞組(w9、w0)設置在定子槽位20、2中； 轉子中三相轉子繞組的u相轉子繞組(u5、u6、u7、u8)設置在定子槽位1、7、13、19，轉子中三相轉子繞組的V相轉子繞組(v5、v6、v7、v8)設置在定子槽位3、9、15、21，轉子中三相轉子繞組的w相轉子繞組(w5、w6、w7、w8)設置在定子槽位5、11、17、23中； 定子中三相轉矩繞組與轉子中三相轉子繞組使用相同頻率特征頻率的電流輸入，定子中三相懸浮繞組與轉子中三相轉子繞組使用不同頻率特征頻率的電流輸入。 各相繞組通過相應的集電環路連接。 本實施例可以產生穩定的懸浮力來使轉子保持穩定的懸浮。繞線式無軸承異步電機的轉子電流產生的轉子磁場能夠增強徑向力。于此同時，由懸浮繞組產生的旋轉磁場和由轉矩繞組產生的旋轉磁場具有不同的速度。由感應轉子電流產生的轉子磁場是均勻分布的，和轉矩磁場一樣有相同的旋轉速度。因此，它能夠強制產生徑向力。此外，轉矩只能由四極轉矩磁場和四極轉子感應電流相互作用產生。懸浮磁場不與轉子磁場相互作用產生轉矩，因為轉子磁場和懸浮磁場具有不同的極對數，因此，在繞線式無軸承異步電機中，磁場耦合關系比鼠籠式無軸承異步電機的結構要簡單。這對無軸承異步電機的解耦控制具有重要的意義。 如圖2所示,采用本實施例特征,通過使用Ansoft/Maxwell3D工具,建立的三相兩自由度繞線式無軸承異步電機的模型，與鼠籠式無軸承異步電機相比，本實施例可以產生更大的徑向力和更穩定的轉矩。本實施例可做成雙饋式無軸承異步電機，用在風力發電領域，采用繞線式結構，可以在繞線式繞組中添加變頻器自動調節，機組可以在不同的轉速下實現恒頻發電，滿足用電負載和并網的要求，節能環保、效率高。本實施例無摩擦、長壽命、低維護、可靠性高、轉矩大、更穩定的徑向力等特點，應用于風力發電機，能本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種繞線式無軸承異步電機，包括定子和轉子，其特征在于：所述定子設定子槽，定子槽中安裝三相轉矩繞組和三相懸浮繞組，所述轉子設轉子槽，轉子槽中安裝三相轉子繞組，每相轉矩繞組的極數為4，每相懸浮繞組的極數為2，每相轉子繞組的極數為4，定子中三相轉矩繞組與轉子中三相轉子繞組使用相同頻率特征頻率的電流輸入。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：施濤，
申請(專利權)人：國網安徽鳳臺縣供電有限責任公司，國家電網公司，
類型：新型
國別省市：安徽;34