多相电机的结构

1. 相数

通常用电机的定子绕组出线端的数目来区分电机的相数，但是相同的出线端数目，定子绕组相带角β（电角度）可以有两种取值，这两种电机性能有很大差异。1983年，Klingshirn E A提出用相带角和每极相带数来定义电机的相数，具体定义如下：

电机定子有2q个绕组，以β电角度在空间对称分布，当q为整数时，如果有2q个出线端，则称为2q电机；如果只有q个出线端，即相距π电角度的两个相带组成一相绕组，称为半2q相电机。由于电机的特性主要由相带角决定，因此半2q相电机与2q电机有相似的特性。表6-1所示为几种多相电机相数、相带角及每极相带数之间的关系。

表6-1 多相电机相数、相带角及每极相带数之间的关系

传统的三相60°相带绕组，由于 3q= ，有三个出线端，按相数的定义称为半六相电机。通常说的六相30°相带绕组，可称为半十二相电机。从绕组结构上看，六相30°相带绕组实际上是把按星形联结的三相60°相带绕组的每一相带等分为两个相带，把一个Y联结的绕组分成两个Y联结的绕组，彼此位移为30°，故又称为六相双Y移30°绕组。六相双Y移30° （半十二相）永磁同步电机的结构如图6-11所示，图中A+、C-、B+、A-、C+、B-代表一个三相30°相带Y联结绕组。U+，W-，V+，U-，W+，V-代表另一个三相30°相带Y联结绕组，它们彼此相差30°，电机的转子结构与常规永磁电机的转子相似。

图6-11 六相双Y移30°（半十二相）永磁同步电机的结构

1—定子；2—永磁体；3—转子；4—定子绕组

2. 绕组联结方式

多相电机相数可以根据设计要求进行选择，但定子槽数和电机相数之间必须满足一定的关系。对整数槽电机来说，既要求m相电机的定子槽电枢表面在每对极内可等分为m个相带，定子绕组从内部看应该是m相绕组在空间对称分布，相邻轴线相差2π/m电角度，因此，多相电机的定子槽数Z和相数之间应满足如下关系：

Z=kp n m　　 1,2,3k= … （6-11）

电机绕组的联结方式可以分为星形和多边形两种。对于每一种联结方式，还可以有多种选择，只要满足相电压的时间相序和空间绕组相序一致即可。

① 星形联结：如果相数不是质数，则存在中点隔离的不同星形。

若m vu= ，可以将m相分成u个中点隔离的m相星形，例如，十二相电机的联结方式如图6-12所示，图中，a、b、c…表示定子顺序；1、2、3…表示逆变器顺序。

图6-12 十二相电机定子绕组星形联结方式

② 多边形联结。

由于对称的原因，对于m相多边形，有(m-1)/2个不同的联结方式。五相电机定子绕组最常用的多边形联结方式如图6-13所示。