星形接法三齿绕制三相电机定子的制作方法

本发明涉及电动机和发电机。

背景技术：

1、星形接法三齿绕制三相电机定子是一种新型的电动机和发电机的定子。

2、三相交流电机，和直流无刷电机是工业应用中电能转化为机械能典型的主要方式，其原理为在圆筒形定子上饶有三相绕组线圈，当通过三相交流电时，产生旋转磁场，并在鼠笼式转子上感应出电流并产生出转子上的磁场，定子和转子的磁场相互作用，驱动转子旋转，输出机械能。而直流无刷电机的定子也基本上是延续了三相交流电机的定子的结构方式，都采用了分布式跨五个电枢齿绕制的方式。并且在现有的电机理论中，电机的损耗主要有铜损和铁损，在我们的研究中，认为除了铜损和铁损外，还应该有电损和磁损，也就是输入电能的损耗和跨齿太多而产生磁力泄露产生的损耗。对于直流永磁无刷电机，在分布式跨五个电枢齿绕制的方式中，当进入驱动状态时，其电枢齿上的磁极分布为“无，1s，2s，2s，2s，1s，无，1n，2n”方式，其“s”与“n”表示该电枢齿上的磁极，1和2表示该齿上的磁场强度，其“无”表示该电枢齿上无磁性，结合绕组绕制和电流流向分析，该电枢齿被一组绕组赋予南极，而同时又被另一组绕组赋予北极，相互抵消而无磁极。也就是说虽然消耗了电能，但对磁性转子运动无贡献，这就是输入电能的损耗，使得电机效能下降(可以看到单组有效磁极为8个，而供给磁极为10个，也就是输入电能效率为8/10＝80％，在三相交流电输入情况中，大约为85％)。而本发明的星形接法三齿绕制三相电机定子将定子的入电能的损耗尽可能降低，从源头上降低损耗，从而提高电能到输出机械能的转换效率。这在工业动力应用中对于节能减排，绿色低碳都具有着很重要的意义。

技术实现思路

1、星形接法三齿绕制三相电机定子，包括内部是圆桶形硅钢片叠加而成的电机定子和其上的定子绕组，其特征是：星形接法三齿绕制三相电机定子其电机定子由内部是圆桶形并开有用于绕线的电枢槽和电枢齿的硅钢片叠加而成，定子上绕组通电后产生的磁力线与电机转轴相垂直，向圆桶形内部产生径向磁场；定子绕组采用分布式跨三个电枢齿的绕制方式，定子绕组由三相交流电源供电驱动；和经过直流永磁无刷电机驱动器后由直流电源驱动；在用于发电机时，由具有磁力的转子旋转产生的旋转磁力线切割定子绕组产生三相交流电。

2、在本发明的星形接法三齿绕制三相电机定子中，采用的是定子和转子的磁力线与圆柱形永磁体转子转轴相垂直的方式，转子采用鼠笼式转子或者径向磁场圆柱体转子，其磁力线与转子转轴相垂直，其电机定子由内部是圆桶形并开有用于绕线的电枢槽和电枢齿的硅钢片叠加而成，其上的定子线圈的绕制方式按分布方式在跨过四个电枢槽围绕三个电枢齿齿槽绕制。同一相绕组相邻二个线圈绕向相反，并且当不计二个线圈中心所在的电枢齿时，相邻二个线圈的中心相隔5个电枢齿；三相绕组的绕制方式相同，当不计绕组起点所在的电枢槽时，相邻相的绕组相隔3个电枢槽放置；三相绕组的一端用于接电源，三相绕组的另一端都相连接在一起，形成星形连接。

3、星形接法三齿绕制三相电机定子的定子电枢槽数与圆柱形转子在外径向上的径向磁场的南极和北极的关系是定子电枢槽数等于圆柱形转子在外径向上的径向磁场的南极和北极数量之和乘以6。

4、星形接法三齿绕制三相电机定子的定子电枢齿之间绕制有三相定子绕组，在用于三相交流电驱动时，定子上三相绕组的起始端分别接于三相交流电的三根相线上，三相交流电各相相位相差120度，由三相交流电驱动电机定子绕组。

5、由于定子产生的旋转磁场是由三相交流电的相位的变化引起的，故本发明的星形接法三齿绕制三相电机定子在应用于三相交流电时也可经由可调输出频率的三相交流变频器(在输出上各相相位相差120度)进行转速调节，交流变频器输出的三根相线接于星形接法三齿绕制三相电机定子的三根相线上，改变变频器输出的三相交流电的频率从而达到调节转速的目的。

6、星形接法三齿绕制三相电机定子的三相定子绕组在用于直流电驱动时，三相定子绕组接于直流永磁无刷电机驱动器的三根输出相线，直流电源经直流永磁无刷电机驱动器驱动三相定子绕组进而驱动永磁体转子旋转。

7、在用于发电机时，由具有磁力的转子旋转产生的旋转磁力线切割定子绕组产生三相交流电。

技术特征：

1.星形接法三齿绕制三相电机定子，包括内部是圆桶形硅钢片叠加而成的电机定子和其上的定子绕组，其特征是：星形接法三齿绕制三相电机定子其电机定子由内部是圆桶形并开有用于绕线的电枢槽和电枢齿的硅钢片叠加而成，定子上绕组通电后产生的磁力线与电机转轴相垂直，向圆桶形内部产生径向磁场；定子绕组采用分布式跨三个电枢齿的绕制方式，定子绕组由三相交流电源供电驱动；和经过直流永磁无刷电机驱动器后由直流电源驱动；在用于发电机时，由具有磁力的转子旋转产生的旋转磁力线切割定子绕组产生三相交流电。

2.根据权利要求1所述的星形接法三齿绕制三相电机定子，其特征是：硅钢片叠加而成的定子其电枢齿上同一相绕组的绕制方式是按分布方式绕组在跨过四个电枢槽的三个电枢齿间绕制，同一相绕组相邻二个线圈绕向相反，并且当不计二个线圈中心所在的电枢齿时，相邻二个线圈的中心相隔5个电枢齿；三相绕组的绕制方式相同，当不计绕组起点所在的电枢槽时，相邻相的绕组相隔3个电枢槽放置；三相绕组的一端用于接电源，三相绕组的另一端都相连接在一起，形成星形连接。

3.根据权利要求1所述的星形接法三齿绕制三相电机定子，其特征是：星形接法三齿绕制三相电机定子的定子电枢槽数等于圆柱形转子在外径向上的径向磁场的南极和北极的数量之和乘以6。

4.根据权利要求1所述的星形接法三齿绕制三相电机定子，其特征是：定子电枢齿之间绕制有三相定子绕组，在用于三相交流电驱动时，定子上三相绕组的起始端分别接于三相交流电的三根相线上，三相交流电各相相位相差120度，由三相交流电驱动电机定子绕组；在用于直流电驱动时，三相定子绕组接于直流永磁无刷电机驱动器的三根输出线，直流电源经直流永磁无刷电机驱动器驱动三相定子绕组。

5.根据权利要求1所述的星形接法三齿绕制三相电机定子，其特征是：电机转子转动速度由能改变输出频率的各相相位相差120度的三相交流变频器进行调节，三相交流变频器输出的三根相线接于星形接法三齿绕制三相电机定子的三根相线上。

技术总结本发明提供星形接法三齿绕制三相电机定子，与普通三相电机定子绕组采用分布式跨五个电枢齿绕制不同，本电机定子采用分布式跨三个电枢齿绕制于内部是圆桶形并有用于绕线的电枢槽和电枢齿的硅钢片叠加而成的定子上，圆柱形转子可以采用鼠笼式转子亦可以采用在径向装有磁力线与电机转轴相垂直的永磁体的圆柱形永磁体转子，定子和转子产生的磁力线与电机轴相垂直，无需驱动器就可以直接在三相交流电源上使用，也可以应用于目前的直流永磁无刷电机上，相对于原有的电机，减少了电损，提高了电能利用率。在工业动力应用上实现了节能减排，具有取代现在广泛使用的三相交流电机和直流永磁无刷电机的应用前景和非常重大的意义。技术研发人员：彭宇科,彭玉婷,彭明受保护的技术使用者：彭宇科技术研发日：20230607技术公布日：2024/7/25