一种高性能变频调速电机的制作方法
专利名称：一种高性能变频调速电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高性能变频调速电机，属于电机领域。
背景技术：
现代工业中，随着电压源PWM变频驱动装置综合性能的不断提高，其应用范围越来越广泛。但在变频驱动装置的广泛应用中，存在一些显著的负面效应变频驱动装置输出的波形中含有谐波成分，这些谐波成分使变频调速电机产生高频损耗、电磁噪声和转矩脉动；变频驱动装置产生的高频共模电压，会在电机转轴上感应出高幅值轴电压，并形成轴承电流，使电机的轴承在短期内损坏，缩短电机使用寿命；高速开关的电力电子器件在每次动作时都会对供电电源产生很强的电磁干扰，影响其它控制系统或电子设备的正常运行；当变频驱动装置与电机之间不可避免地采用长线电缆连接时，在电机端会产生过电压，加剧了电机绕组绝缘压力，使上述负面效应产生的影响进一步显著。上述负面效应的存在使系统可靠性下降，故障率增加，但这些往往被变频驱动装置的使用者所忽视，而它所带来的实际损失可能会超过交流变频调速系统自身的成本。因此，研究PWM变频驱动装置产生的负面效应及其解决方法具有重要的理论意义和实用价值。
为了减小变频调速电机绕组中的谐波电压和谐波电流，抑制电机端部的过电压，通常采用以下两种解决方案(1)在变频器输出端加滤波器；(2)在电机输入端加滤波器。但是由于这两种滤波器都采用功率电阻，例如在第一种解决方案中滤波器还要使用电抗器，这一方面会提高变频调速系统的成本，另一方面也会增大系统的体积和重量，降低系统的效率和可靠性。
发明内容
本发明的目的是为了消除变频驱动装置输出的波形中含有的谐波成分对变频调速电机产生的负面影响，从而研制了一种高性能变频调速电机。本发明的电机由转子和定子组成，定子绕组由电机功率绕组、谐波抑制绕组及三个谐振电容构成，电机功率绕组和谐波抑制绕组都嵌在定子槽内，所述电机功率绕组是由A、B、C三相绕组构成的，所述谐波抑制绕组是由a、b、c三相绕组构成的，a、b、c三相绕组的每两个引出端之间都串联有谐振电容；所述电机功率绕组和所述电机谐波抑制绕组为对称多相绕组。本发明电机功率绕组的A、B、C三相绕组的三个输入端分别与变频驱动控制器的三个输出端相连。
本发明通过在传统变频调速电机的定子上增加一套谐波抑制绕组和谐振电容的方法，构成一种高性能变频调速电机，由于该变频调速电机具有结构简单、效率高、噪声低、转矩脉动及轴承电流小和可靠性高等特点，在电力拖动领域具有良好的应用前景。本发明通过使谐波抑制绕组和谐振电容在变频驱动控制器的斩波频率下产生谐振，以此来减小电机功率绕组中的谐波电流，提高了电机效率，降低了变频驱动负面效应的影响。
图1是本发明的结构示意图；图2是电机功率绕组3的星形连接示意图；图3是具体实施方式
二的连接关系示意图；图4是电机功率绕组3的三角形连接示意图；图5是具体实施方式
三的连接关系示意图；图6是具体实施方式
四的连接关系示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一参见图1，本具体实施方式
的电机由定子1和转子2组成，它的定子绕组由电机功率绕组3、谐波抑制绕组4及三个谐振电容5构成，电机功率绕组3和谐波抑制绕组4都嵌在定子槽内，所述电机功率绕组3是由A、B、C三相绕组构成的，A、B、C三相绕组的三个输入端分别与变频驱动控制器6的三个输出端相连，所述谐波抑制绕组4是由a、b、c三相绕组构成的，a、b、c三相绕组的每两个引出端之间都串联有谐振电容5；所述电机功率绕组3和所述电机谐波抑制绕组4为对称多相绕组。所述转子2可以为笼型转子、永磁转子或磁阻转子；所述电机功率绕组3是用来给电机提供主励磁磁场的。
具体实施方式
二参见图1至图3，本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同点是所述电机功率绕组3的A、B、C三相绕组为星形连接(如图2所示)，所述谐波抑制绕组4的a、b、c三相绕组也为星形连接，并且a、b、c三相绕组的每两个引出端之间串联有一个谐振电容5(如图3所示)。其他组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三参见图1、图4和图5，本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同点是所述电机功率绕组3的A、B、C三相绕组为三角形连接(如图4所示)，所述谐波抑制绕组4的a、b、c三相绕组也为三角形连接，并且a、b、c三相绕组的每两个引出端之间串联有一个谐振电容5(如图5所示)。其他组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四参见图1和图6，本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同点是所述电机功率绕组3的A、B、C三相绕组可以为三角形或星形连接，所述谐波抑制绕组4的a、b、c三相绕组为星形连接，三个谐振电容5也为星形连接，a、b、c三相绕组的三个引出端分别与三个谐振电容5星形连接的三个引出端相连，如图6所示，三个谐振电容5星形连接时获得的三个引出端分别为d、e和f。其他组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五参见图1，本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同点是所述电机功率绕组3和所述谐波抑制绕组4按常规方法嵌入定子槽内时，构成所述电机功率绕组3和谐波抑制绕组4的线圈依次同步嵌入定子的各个槽内。其他组成和连接关系与具体实施方式
一相同。采用本具体实施方式
进行定子绕组嵌线时，操作比较简单。当两种绕组都构成星形接法时，可以将两者的中性点相连。
具体实施方式
六参见图1，本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同点是所述电机功率绕组3和所述谐波抑制绕组4按常规方法嵌入定子槽内时，构成所述电机功率绕组3的线圈和构成谐波抑制绕组4的线圈依次相隔一对极嵌入定子的各个槽内。其他组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
权利要求
1.一种高性能变频调速电机，它由定子(1)和转子(2)组成，其特征在于它的定子绕组由电机功率绕组(3)、谐波抑制绕组(4)及三个谐振电容(5)构成，电机功率绕组(3)和谐波抑制绕组(4)都嵌在定子槽内，所述电机功率绕组(3)是由A、B、C三相绕组构成的，所述谐波抑制绕组(4)是由a、b、c三相绕组构成的，a、b、c三相绕组的每两个引出端之间都串联有谐振电容(5)；所述电机功率绕组(3)和所述电机谐波抑制绕组(4)为对称多相绕组。
2.根据权利要求1所述的一种高性能变频调速电机，其特征在于所述转子(2)为笼型转子、永磁转子或磁阻转子。
3.根据权利要求1所述的一种高性能变频调速电机，其特征在于所述谐波抑制绕组(4)的a、b、c三相绕组为星形或三角形连接，并且a、b、c三相绕组的每两个引出端之间串联有一个谐振电容(5)。
4.根据权利要求1所述的一种高性能变频调速电机，其特征在于所述谐波抑制绕组(4)的a、b、c三相绕组为星形连接，三个谐振电容(5)也为星形连接，a、b、c三相绕组的三个引出端分别与三个谐振电容(5)星形连接的三个引出端相连。
全文摘要
一种高性能变频调速电机，它属于电机领域，它是为了消除变频驱动装置输出的波形中含有的谐波成分对变频调速电机产生的负面影响。本发明的定子绕组由电机功率绕组(3)、谐波抑制绕组(4)及三个谐振电容(5)构成，(3)和(4)嵌在定子槽内，(3)是由A、B、C三相绕组构成的，(4)是由a、b、c三相绕组构成的，a、b、c三相绕组的每两个引出端之间都串联有(5)。本发明通过使谐波抑制绕组和谐振电容在变频驱动控制器的斩波频率下产生谐振，以此来减小电机功率绕组中的谐波电流，提高了电机效率，降低了变频驱动负面效应的影响。
文档编号H02K3/28GK1794564SQ20051001057
公开日2006年6月28日 申请日期2005年11月24日 优先权日2005年11月24日
发明者寇宝泉 申请人:哈尔滨工业大学
技术领域：
本发明涉及一种高性能变频调速电机，属于电机领域。
背景技术：
现代工业中，随着电压源PWM变频驱动装置综合性能的不断提高，其应用范围越来越广泛。但在变频驱动装置的广泛应用中，存在一些显著的负面效应变频驱动装置输出的波形中含有谐波成分，这些谐波成分使变频调速电机产生高频损耗、电磁噪声和转矩脉动；变频驱动装置产生的高频共模电压，会在电机转轴上感应出高幅值轴电压，并形成轴承电流，使电机的轴承在短期内损坏，缩短电机使用寿命；高速开关的电力电子器件在每次动作时都会对供电电源产生很强的电磁干扰，影响其它控制系统或电子设备的正常运行；当变频驱动装置与电机之间不可避免地采用长线电缆连接时，在电机端会产生过电压，加剧了电机绕组绝缘压力，使上述负面效应产生的影响进一步显著。上述负面效应的存在使系统可靠性下降，故障率增加，但这些往往被变频驱动装置的使用者所忽视，而它所带来的实际损失可能会超过交流变频调速系统自身的成本。因此，研究PWM变频驱动装置产生的负面效应及其解决方法具有重要的理论意义和实用价值。
为了减小变频调速电机绕组中的谐波电压和谐波电流，抑制电机端部的过电压，通常采用以下两种解决方案(1)在变频器输出端加滤波器；(2)在电机输入端加滤波器。但是由于这两种滤波器都采用功率电阻，例如在第一种解决方案中滤波器还要使用电抗器，这一方面会提高变频调速系统的成本，另一方面也会增大系统的体积和重量，降低系统的效率和可靠性。
发明内容
本发明的目的是为了消除变频驱动装置输出的波形中含有的谐波成分对变频调速电机产生的负面影响，从而研制了一种高性能变频调速电机。本发明的电机由转子和定子组成，定子绕组由电机功率绕组、谐波抑制绕组及三个谐振电容构成，电机功率绕组和谐波抑制绕组都嵌在定子槽内，所述电机功率绕组是由A、B、C三相绕组构成的，所述谐波抑制绕组是由a、b、c三相绕组构成的，a、b、c三相绕组的每两个引出端之间都串联有谐振电容；所述电机功率绕组和所述电机谐波抑制绕组为对称多相绕组。本发明电机功率绕组的A、B、C三相绕组的三个输入端分别与变频驱动控制器的三个输出端相连。
本发明通过在传统变频调速电机的定子上增加一套谐波抑制绕组和谐振电容的方法，构成一种高性能变频调速电机，由于该变频调速电机具有结构简单、效率高、噪声低、转矩脉动及轴承电流小和可靠性高等特点，在电力拖动领域具有良好的应用前景。本发明通过使谐波抑制绕组和谐振电容在变频驱动控制器的斩波频率下产生谐振，以此来减小电机功率绕组中的谐波电流，提高了电机效率，降低了变频驱动负面效应的影响。
图1是本发明的结构示意图；图2是电机功率绕组3的星形连接示意图；图3是具体实施方式
二的连接关系示意图；图4是电机功率绕组3的三角形连接示意图；图5是具体实施方式
三的连接关系示意图；图6是具体实施方式
四的连接关系示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一参见图1，本具体实施方式
的电机由定子1和转子2组成，它的定子绕组由电机功率绕组3、谐波抑制绕组4及三个谐振电容5构成，电机功率绕组3和谐波抑制绕组4都嵌在定子槽内，所述电机功率绕组3是由A、B、C三相绕组构成的，A、B、C三相绕组的三个输入端分别与变频驱动控制器6的三个输出端相连，所述谐波抑制绕组4是由a、b、c三相绕组构成的，a、b、c三相绕组的每两个引出端之间都串联有谐振电容5；所述电机功率绕组3和所述电机谐波抑制绕组4为对称多相绕组。所述转子2可以为笼型转子、永磁转子或磁阻转子；所述电机功率绕组3是用来给电机提供主励磁磁场的。
具体实施方式
二参见图1至图3，本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同点是所述电机功率绕组3的A、B、C三相绕组为星形连接(如图2所示)，所述谐波抑制绕组4的a、b、c三相绕组也为星形连接，并且a、b、c三相绕组的每两个引出端之间串联有一个谐振电容5(如图3所示)。其他组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三参见图1、图4和图5，本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同点是所述电机功率绕组3的A、B、C三相绕组为三角形连接(如图4所示)，所述谐波抑制绕组4的a、b、c三相绕组也为三角形连接，并且a、b、c三相绕组的每两个引出端之间串联有一个谐振电容5(如图5所示)。其他组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四参见图1和图6，本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同点是所述电机功率绕组3的A、B、C三相绕组可以为三角形或星形连接，所述谐波抑制绕组4的a、b、c三相绕组为星形连接，三个谐振电容5也为星形连接，a、b、c三相绕组的三个引出端分别与三个谐振电容5星形连接的三个引出端相连，如图6所示，三个谐振电容5星形连接时获得的三个引出端分别为d、e和f。其他组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五参见图1，本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同点是所述电机功率绕组3和所述谐波抑制绕组4按常规方法嵌入定子槽内时，构成所述电机功率绕组3和谐波抑制绕组4的线圈依次同步嵌入定子的各个槽内。其他组成和连接关系与具体实施方式
一相同。采用本具体实施方式
进行定子绕组嵌线时，操作比较简单。当两种绕组都构成星形接法时，可以将两者的中性点相连。
具体实施方式
六参见图1，本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同点是所述电机功率绕组3和所述谐波抑制绕组4按常规方法嵌入定子槽内时，构成所述电机功率绕组3的线圈和构成谐波抑制绕组4的线圈依次相隔一对极嵌入定子的各个槽内。其他组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
权利要求
1.一种高性能变频调速电机，它由定子(1)和转子(2)组成，其特征在于它的定子绕组由电机功率绕组(3)、谐波抑制绕组(4)及三个谐振电容(5)构成，电机功率绕组(3)和谐波抑制绕组(4)都嵌在定子槽内，所述电机功率绕组(3)是由A、B、C三相绕组构成的，所述谐波抑制绕组(4)是由a、b、c三相绕组构成的，a、b、c三相绕组的每两个引出端之间都串联有谐振电容(5)；所述电机功率绕组(3)和所述电机谐波抑制绕组(4)为对称多相绕组。
2.根据权利要求1所述的一种高性能变频调速电机，其特征在于所述转子(2)为笼型转子、永磁转子或磁阻转子。
3.根据权利要求1所述的一种高性能变频调速电机，其特征在于所述谐波抑制绕组(4)的a、b、c三相绕组为星形或三角形连接，并且a、b、c三相绕组的每两个引出端之间串联有一个谐振电容(5)。
4.根据权利要求1所述的一种高性能变频调速电机，其特征在于所述谐波抑制绕组(4)的a、b、c三相绕组为星形连接，三个谐振电容(5)也为星形连接，a、b、c三相绕组的三个引出端分别与三个谐振电容(5)星形连接的三个引出端相连。
全文摘要
一种高性能变频调速电机，它属于电机领域，它是为了消除变频驱动装置输出的波形中含有的谐波成分对变频调速电机产生的负面影响。本发明的定子绕组由电机功率绕组(3)、谐波抑制绕组(4)及三个谐振电容(5)构成，(3)和(4)嵌在定子槽内，(3)是由A、B、C三相绕组构成的，(4)是由a、b、c三相绕组构成的，a、b、c三相绕组的每两个引出端之间都串联有(5)。本发明通过使谐波抑制绕组和谐振电容在变频驱动控制器的斩波频率下产生谐振，以此来减小电机功率绕组中的谐波电流，提高了电机效率，降低了变频驱动负面效应的影响。
文档编号H02K3/28GK1794564SQ20051001057
公开日2006年6月28日 申请日期2005年11月24日 优先权日2005年11月24日
发明者寇宝泉 申请人:哈尔滨工业大学
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