一种极槽数比为5:6的逆变中频永磁发电机,是在一种进口3KW逆变永磁中频发电机本机基础上的改进并增容到3.5KW。原进口电机定子槽24槽,极数为16极,极槽数比为2:3,3相对称绕组是节距Y=1的常规绕组,定子不斜槽,谐波含量高达27.32%,工作时电磁噪声大,人耳非常敏感难受,转速只能限制在3400rpm以下,本发明改进为定子槽数为24槽,极数为20极,极槽数比为5:6,定子斜槽为0.48个定子齿距,3相对称绕组是节距为Y=1的特殊绕组,谐波含量仅为0.324%,电磁噪声大大削弱,人耳无敏感反应,电机转速可达4000rpm,达到3.5KW,扩容17%,具有实际推广意义。
1.一种极槽数比为5:6的逆变中频永磁发电机,其特征是定子槽数为24槽,极数为20极,相数为3相,定子铁芯斜0.48个定子齿距,定子中三相对称绕组,共有24个节距Y=1的开口线圈,其中A相ax绕组由8个集中线圈构成,按接线端子a—ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="553"/>—接线端子x布置,接线端子a从第1槽引出,接线端子x从第24槽引出;B相by绕组也由8个集中线圈构成,按接线端子b—ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="565"/>—接线端子y布置,接线端子b从第2槽引出,接线端子y从第1槽引出;C相cz绕组也由8个集中线圈构成,按接线端子c—ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="562"/>—接线端子z布置,接线端子c从第3槽引出,接线端子z从第23槽引出;三相绕组中接线端子x,接线端子y,接线端子z连接在一起不引出,对外为星形接法。技术领域
本发明涉及一种永磁发电机,特别是一种采用特殊极槽配合的逆变中频永磁发电机。
背景技术
随着电力电子技术的发展,在小型移动电源中已推广一种变速驱动的中频永磁发电机,经过逆变而能输出恒压恒频电源的新技术。为了发挥永磁电机的优势,多为采用体积小,重量轻的极槽数比接近于1的分数槽集中绕组,定子绕组节距Y=1。有一种从国外引进的逆变永磁中频发电机就是定子槽数Z=24,极数2P=16,极槽数比为2:3,每极每相槽数q=1/2,线圈节距为一个齿距Y=1,是一种分数槽双层集中绕组,当转速3000rpm时,发出中频400Hz的三相交流电压,电压在380~420V之间,经逆变器能输出频率为50Hz,电压为230V的单相工频交流电。这种永磁发电机电势谐波中含量有丰富的5,7,11,13次谐波,电磁噪声大,振动大,谐波损耗大,同时其电机磁势谐波5,7次等也大,对永磁体去磁影响较大,当转速增加时,电磁噪声更大,人耳噪声频率敏感难受。电机转速不超过3400rpm,原动机功率运行也不是最经济。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述存在的问题,减少谐波含量,减少电磁噪声和振动,并适当提高转速到4000rpm附近使其更经济运行,以发挥扩容的潜力。本发明在原有进口3KW三相中频永磁发电机的尺寸范围内,仅通过改变电机极槽配合方式以及定子绕组的结构型式,优化斜槽率三个技术措施来有效的削弱谐波,减少电磁噪声和振动,降低损耗提高效率,同时这种改进得以提高转速到4000rpm附近,而噪声和振动等各能指标仍优于进口样机,达到扩容到3.5KW,实现发明的目的。本发明保留原定子槽数Z=24,而增加极数,将极数从16极增加到20极,极槽数比特殊地取为5:6,此时每极每相槽数由原q=1/2改为q=2/5,且通过定子斜槽0.48个定子齿距,在斜槽定子中布置特殊结构的绕组,这种三相绕组各线圈均等匝,节距均为Y=1,绕组型式也是分数槽双层集中绕组,但与原布置的分数槽双层集中绕组的要求不同,各相绕组线圈所处位置是进行优化得到的。本发明的技术优点是:1.xa0极槽数比为5:6,比原极槽数比为2:3谐波小;同时其绕组结构比原布置的绕组更为简单,同时节距又保留了一样都是Y=1,定子绕组端部短,温升更低,转速可以更高,效率更高,使原进口样机容量扩大到3.5KW,增加17%。2.xa0本发明通过极槽数比为5:6,斜槽0.48个定子齿距,特殊的绕组结构这三个技术措施,性能明显优于原极槽数比为2:3的进口发电机,大大地减少了人耳敏感频率的电磁谐波。
附图说明
xa0xa0xa0xa0图1是本发明的定子绕组展开图。图2是原极槽数比为2:3的定子绕组展开图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步叙述本发明的详细内容。本发明的定子绕组展开图如图1所示,定子槽数为24槽,极数为20极,相数为3相,是三相对称绕组,其中A相由ax绕组构成,有8个节距Y=1的集中线圈,全部都是开口线圈,接线端子a从第1槽引出,接线端子x从第24槽引出,ax的8个线圈按接线端子a—xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="593"/>—接线端子x布置;相似地B相由by绕组构成,也是由8个都开口的节距Y=1的集中线圈组成,接线端子b从第2槽引出,接线端子y从第1槽中引出,by的8个线圈按接线端子b—ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="565"/>—接线端子y布置;类似的,C相由cz绕组构成,也是由8个都开口的节距Y=1的集中绕圈组成,接线端子c从第3槽引出,接线端子z从第23槽引出,按接线端子c—ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="562"/>—接线端子z布置;三相绕组中接线端子x,接线端子y,接线端子z连接在一起不引出,对外为星形接法。本发明的特殊点在于槽数选择为24槽,极数为20极,极槽数比为5:6;相数3相,其3相绕组在槽中的布置也特殊,从上述特殊的布置中可知所有3相的24个线圈都是开口的节距Y=1的线圈,端部短,端部接线简单。图2是定子槽数为24槽,极数为16极,3相,极槽数比为2:3,线圈节距Y=1,绕组布置是常规的布置,线圈虽然是全开口,工艺性也相对简单,但其谐波含量很大,而且这种极槽数比为2:3的结构,其绕组无法再特殊布置来削弱谐波,故这种从国外引进的逆变永磁中频发电机极槽比为2:3很不合理,应当改变,否则在此极槽比2:3的基础上,绕组谐波含量无法用图1类似的特殊布置来削弱,达不到本发明的目的。因为图2为常规的绕组布置图,故不对此做具体的详细说明,而图1是一种非常规的特殊设计布置,故对其各线圈的位置作了详细的规定说明,这种特殊布置属创新发明。本实施例图1所示定子绕组,下在定子铁芯斜槽中,定子斜槽0.48个定子齿距。在其斜槽中按图1所示布置3相绕组,与对应极数为20极的永磁磁极转子组成逆变永磁中频发电机,在保持其进口电机外形、定转子外圆尺寸都不变的情况下,但由于其5,7次谐波大幅度削弱,转速提高至4000rpm时电磁噪声还更小,温升更低,容量从3KW提高到3.5KW,增大17%,各项技术指标仍符合技术标准。实施例图1与用来作为对比的图2谐波如下表:电压谐波分析结果对比表ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="552"/>上表分析数据对比结果说明了:1.xa0按图2布置的绕组结构是国外样机,极槽数比为2:3,说明不是优选方案,故该3KW逆变永磁中频发电机电磁噪声大,是按图1绕组布置的14-49倍,人耳对此频率噪声已敏感,更不宜提速扩容;2.xa0xa0故本发明通过优选极槽数比5:6,再在此极槽比的条件下,按图1的特殊结构布置3相绕组,并优选定子铁芯斜槽为0.48这三个技术措施,达到了极大地削弱人耳敏感频率的电磁谐波,即使提速到4000rpm这种经济转速下,功率从3KW扩容到3.5KW,扩容率达17%,且噪声和振动等各项性能指标仍优于原2:3极槽比的进口逆变电源,这样达到了发明的目的。这对改进极槽比为2:3的中频永磁发电机和新设计5:6极槽比中频永磁发电机有实际推广应用意义。