以正弦、梯級、類梯級繞組實施最小氣隙的高效電動機的制作方法
【專利摘要】以正弦、梯級、類梯級繞組實施最小氣隙的高效電動機之發明所屬技術領域三相電動機制造。電機雜耗和噪聲是與數學運用的對話。變頻電動機因變頻電源噪聲高，下法可降噪。高效電動機加大氣隙降雜耗(功率因數降不利于電網節能)，下法可實現132?315機座：2、4、6級；355機座4、6極取最小氣隙效率提高(雜耗低于原來、功率因數升降銅耗)。正弦用：q＝2～8、Y＝2q和2q+1。梯級有Y、Y/q：8、10*/4；12、14*/6；12、15*/6；16、18*/8；16、20*/8。以上兩類共上12組，組內諧波強度Em(與實測雜耗值對應)相同，梯級帶“*”的Em值低于相同Y、q正弦。12組大、小Y雜耗相同，對縮短鐵芯長和降槽滿率、起動電流等調整電動機性能十分有用。類梯級用：10/5；14/7。
【專利說明】
以正弦、梯級、類梯級繞組實施最小氣隙的高效電動機
技術領域 [0001] 三相電動機制造
【背景技術】 [0002] 高效電動機氣隙建議值.中小型旋轉電機設計手冊，中國電力出版社 2014年1月第2版127表2-40典型損耗分布附加損耗值：5~15% ; 129中3.電動機氣 隙：異步電動機一般選用較小的氣隙以降價空載電流和提高功率因數；130~131表2-42 給出了高效電動機氣隙建議值。80~355電動機2、4、6極氣隙值大于Y2系列。（有部分 Y系列氣隙值小于Y2系列）。電動機定、轉子間氣隙最小值受加工精度和結構件材質的限 制。放棄夠達到的最小氣隙可以看成是資源浪費；較大電動機機座號中小功率短鐵芯采 用比大功率長鐵芯更小的氣隙，可以看成資源充分利用。列出含Y系小于Y2系列氣隙規 格（Y系列/Y2系列/高效電動機氣隙建議值）：112-4 :0. 30/0. 35/0. 40~0. 45 ; 180-4 : 0· 55/0. 60/0. 65 ~0· 75 ;200-4 :0· 65/0. 70/0. 75 ~0· 85 ;225-4 :0· 70/0. 80/0. 85 ~ 0· 95 ;250-4 :0· 80/0. 90/0. 95 ~L 05 ;280-4 :0· 9/L 0/L 05 ~L 15 ;225-6 : 0· 50/0. 55/0. 60 ~0· 65 ;250-6 :0· 55/0. 60/0. 65 ~0· 75 ;280-6 :0· 65/0. 7/0. 75 ~0· 90 ; 315-6 :0·80/0.90/0. 95 ~I. 05mm。
[0003] 王懷林.談適用于對稱不等匝的繞組系數公式.中小型電機，1996, 23 (2) :28~ 29。以權數可視技術為進行諧波細分析提供了條件，為恰到好處實施正弦繞組匝比提供了 便利手段。（1996年1月曾投稿美國《ELECTRIC MACHINES and POWER SYSTEMS》雜志，雜志 編委含美、英、德、法、意、瑞士、以色列、加拿大學者。評審結論：看懂了理論，判斷不出工業 運用。用初等數學向發達國家展示了應對氣候變化的努力。）
【發明內容】
[0004] 高效電機效率標準采用雜耗實測規則，普通繞組高效電動機建議采用 加大氣隙降雜耗的辦法。發明采用同心式低諧波繞組（本身雜耗低，氣隙增量導致的雜耗 增量不大），配以Y系列、Y2系列中最小氣隙，對132~315機座2、4、6極；355機座4、6 極實施。因雜耗低于原來、功率因數提高降銅耗而效率提高并省銅。（355-2極匝數太小、 660/1140V，可實施，380V用別法）。三相正弦繞組每極每相槽數q越大、等效跨距Y越接近 2q，乘斜槽系數和不乘斜槽系數綜合諧波強度"Em"越低。（本發明論述表中Em值，取乘斜 槽系數的）。但由于正弦匝數遞減，q值大的、尾鏈匝數太小，難以實施。以小q的正弦繞組 梯級出大q的繞組可克服尾鏈匝數太小障礙，是"出身名貴"的低諧波繞組。
[0005] 表1~2是正弦匝比求法。
[0006] 表3~9表明正弦繞組的"奧秘1" :①q = 2、Y = 4、5的Em(乘斜槽的綜合諧波 強度、下同）值同為7. 7692 ;②q = 3、Y = 6、7的Em同為2. 6047 ;③q = 4、Y = 8、9的 Em 值同為 0· 2477 ;④ q = 5、Y = 10、11 的 Em 同為 0· 8412 ;⑤ q = 6、Y = 12、13 的 Em 同 為 0· 8321 ;⑥ q = 7、Y = 14、15 的 Em 為 0· 004/0. 0006 ;⑦ q = 8、Y = 16、17 的 Em 同為 0. 0005。上述相同q下的不同Y時，綜合諧波強度Em相同。Em值和雜耗對應；Y值大，起動 電流小（NA電機起動電流不給容差）、轉子鋁耗低。"奧秘1"是大自然恩賜給人們微調電機 性能的可供選擇，也提示人們電機初始設計時每極每相槽數q的決策。電動機5次諧波決 定電動機的起動轉矩、7次諧波決定電動機的起動過程中的最小轉矩，推理11次諧波可能 對運行性能有較大影響。q = 4, Y = 9、8的正弦繞組11次諧波為零，小q而低Em ;q = 6 梯級正弦方案多。q = 4、6可以稱為"電機嬌子"。高效電機普通繞組有q = 3改為q = 4 的，能達到提高電機效率的效果，但多用太多銅，也給出了本發明的省銅空間。NA電機普通 繞組有q = 5改為q = 6的提高效率突出。q = 3改4 ;q = 5改4、6 ;q = 7、8改6 (省工 就是低碳），是用初等數學向自然界索取的舉措。
[0007] 表5、7、9的下表、表明了正弦繞組"奧秘2"①q = 4、Y = 9的正弦繞組匝比，是q =2、Y = 5、4的IM比交替組合。②q = 6、Y = 13的正弦繞組IM比，是q = 3、Y = 7、6的 IM比交替組合。③q = 8、Y = 17是q = 4、Y = 9、8的IM比交替組合。即：q乘2、Y =大+ 小，組成了基本正弦繞組。
[0008] 表10~14表明正弦繞組的"奧秘3":梯級①q = 4、Υ = 8和q = 4、Υ = 10,源于 q = 2、Υ = 4 和 q = 2、Υ = 5 ;簡述為 8/4U0/4 源于 4/2、5/2，Em值同為 I. 0519。② 12/6、 14/6 源于 6/3、7/3, Em 值同為 0· 8596,。③ 12/6U5/6 源于 4/2、5/2, Em 值同為 L 1514。 ④16/8、18/8源于8/4、9/4，Em值同為(λ0162，。⑤16/8、20/8源于4/2、5/2，Em值同為 0. 7359。也是大自然恩賜給人們微調電機性能的可供選擇。10/4梯級正弦Em值1. 0519， 槽空滿比0. 866 ; 10/4正弦Em值1. 1456,槽空滿比0. 866。14/6梯級正弦Em值0. 8696,槽 空滿比0.879 ;14/6正弦Em值0.9109,槽空滿比0.866。15/6梯級正弦Em值1. 154,槽空 滿比0. 866 ; 15/6正弦Em值1. 4082,槽空滿比0. 853。18/8梯級正弦Em值0. 0003,槽空滿 比0. 866 ; 15/6正弦Em值0. 2718,槽空滿比0. 830。20/8梯級正弦Em值0. 7395,槽空滿期 比0.866 ;20/8正弦Em值1. 1524,槽空滿比0.851。槽空滿比大槽利用率高、便于散熱。以 上五組梯級正弦優于正弦是值得重視的。
[0009] 表15是q = 5、7(因為奇數）類梯級表。
[0010] 表16是用q = 8的梯級繞組對產品降Em值，由3. 9409降為了 0. 1898。具體實 施方式1，對高效電機原方案減小氣隙到Y和Y2系列的最小值，按磁場強度特征數接近計 算匝比。對有原方案試驗報告中有弱項的，可微調特征數、改善性能（原繞組等匝設計相當 于動算盤上方的珠子，不等匝設計相當于動算盤下方的珠子）。按預期電阻和槽滿率算出線 規（用銅少于原繞組）實施。得到的試驗報告若需要調整相關性能也極易增、減某鏈匝數 和調整線規變電阻。2,若新繞組方案加大了跨距、可縮短鐵心，以除以小于1的數后按磁場 強度特征數接近算匝比、算線規后實施。
[0011]
[0012] 表1
[0013]
k
[0014] 表 2
[0015]
【主權項】
1. 一種正弦繞組三相電動機，其特征在于繞組為每極每相槽數q = 4、等效跨距Y = 8， 匝數比取0.9161 : 0.7029 : 0.4419 : 0. 1508、配以Y系列和Y2系列的定子與轉子間的 氣隙中的小數值。2. -種正弦繞組三相電動機，其特征在于繞組為每極每相槽數q = 4、等效跨距Y = 9， 匝數比取0.5 : 0.8165 : 0.5774 : 0. 2898、配以Y系列和Y2系列的定子與轉子間的氣隙 中的小數值。3. -種梯級正弦繞組三相電動機，其特征在于繞組為每極每相槽數q = 4、等效跨距Y = 10,匝數比取0 : 1.7321 : 1 : 1、配以Y系列和Y2系列的定子與轉子間的氣隙中的小 數值。4. 一種梯級正弦繞組三相電動機，其特征在于繞組為每極每相槽數q = 6、等效跨距Y = 12,匝數比取 0.8845 : 0.8845 : 0.5774 : 0.5774 : 0.2006 : 0.2006 配以 Y 系列和 Y2系列的定子與轉子間的氣隙中的小數值。5. -種梯級正弦繞組三相電動機，其特征在于繞組為每極每相槽數q = 6、等效跨距Y = 12,匝數比取 0.732 : 0.732 : 0.732 : 0.268 : 0.268 : 0.268 配以 Y 系列和 Y2 系列 的定子與轉子間的氣隙中的小數值。6. -種梯級正弦繞組三相電動機，其特征在于繞組為每極每相槽數q = 6、等效跨距Y = 14,匝數比取0 : 1 : 0.7422 : 0.7422 : 0.395 : 0.395配以Y系列和Y2系列的定子 與轉子間的氣隙中的小數值。7. -種梯級正弦繞組三相電動機，其特征在于繞組為每極每相槽數q = 6、等效跨距Y = 15,匝數比取0 : 0.866 : 1.7321 : 1 : 1 : 1配以Y系列和Y2系列的定子與轉子間 的氣隙中的小數值。8. -種梯級正弦繞組三相電動機，其特征在于繞組為每極每相槽數q = 8、等效跨距 Y= 16,匝數比取0.9161 : 0.9161 : 0.7029 : 0.7029 : 0.4419 : 0.4419 : 0.1508 : 0.15 08配以Υ系列和Υ2系列的定子與轉子間的氣隙中的小數值。9. 一種梯級正弦繞組三相電動機，其特征在于繞組為每極每相槽數q = 8、等效跨距Υ = 16,匝數比取 0.732 : 0.732 : 0.732 : 0.732 : 0.268 : 0.268 : 0.268 : 0.268 配 以Y系列和Y2系列的定子與轉子間的氣隙中的小數值。10. -種梯級正弦繞組三相電動機，其特征在于繞組為每極每相槽數q = 8、等效跨距 Y= 18,匝數比取 0 : 1 : 0.8165 : 0.8165 : 0.5774 : 0.5774 : 0.2989 : 0.2989 配 以Υ系列和Υ2系列的定子與轉子間的氣隙中的小數值。
【文檔編號】H02K17/12GK106033921SQ201510118106
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月11日
【發明人】王懷林
【申請人】王懷林