專利名稱：一種變頻變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變頻變壓器，尤其是一種適用于電工技術(shù)領(lǐng)域中的變頻變壓器。
技術(shù)背景
對(duì)于不同頻率的兩個(gè)電網(wǎng)不能夠直接連接，需要通過(guò)變頻變壓器進(jìn)行頻率和電壓的轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行并網(wǎng)連接。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、電網(wǎng)間的聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)等領(lǐng)域中，變頻變壓器有廣泛的應(yīng)用前景。目前的變頻變壓器有電力電子變頻變壓器和機(jī)械式變頻變壓器兩種形式。 電力電子變頻變壓器存在體積大、控制復(fù)雜、容量有限等不足。目前的機(jī)械式變頻變壓器由變頻變壓電機(jī)(即繞線異步電機(jī))和驅(qū)動(dòng)電機(jī)兩個(gè)同軸相連的電機(jī)組成。該系統(tǒng)由于需要一個(gè)單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與繞線異步電機(jī)同軸相連，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；另外，機(jī)組軸系長(zhǎng)，軸承座多，使軸振和瓦振幅值較高，對(duì)軸系穩(wěn)定和機(jī)組的安全運(yùn)行不利。發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、將變頻變壓電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)集于一體的共用鐵芯的變頻變壓器。
技術(shù)方案本發(fā)明的變頻變壓器，包括定子鐵芯、定子線槽、轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸，在所述的定子線槽上層設(shè)有定子三相功率繞組，下層設(shè)有定子三相控制繞組，所述的定子三相功率繞組與三相電網(wǎng)一相連接，所述的定子三相控制繞組與可逆變頻器相連接；所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯表面開(kāi)鑿有轉(zhuǎn)子線槽，轉(zhuǎn)子線槽中設(shè)有星形連接的轉(zhuǎn)子三相功率繞組；轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部開(kāi)鑿有永磁體槽，永磁體槽中放置有永磁體；所述的轉(zhuǎn)軸上固定安裝有三相滑環(huán)，三相滑環(huán)分別與轉(zhuǎn)子三相功率繞組的首端連接，三相滑環(huán)上對(duì)應(yīng)安裝有三相電刷，三相電刷與三相電網(wǎng)二相連接。
所述的定子三相功率繞組的極對(duì)數(shù)Pp與轉(zhuǎn)子三相功率繞組的極對(duì)數(shù)Pp相同；所述定子三相控制繞組的極對(duì)數(shù)P。和所述轉(zhuǎn)子中永磁體的極對(duì)數(shù)P。相同；所述的極對(duì)數(shù) pc pp,并且 pc=2XkXpp, (k=l、2、3......)。
有益效果本發(fā)明彌補(bǔ)了現(xiàn)有機(jī)械式變頻變壓器的缺陷，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、變頻變壓器沒(méi)有同軸連接的單獨(dú)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，變壓變頻電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)共用一套鐵芯，變壓變頻電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的繞組都安放在同一個(gè)鐵芯中，這樣就大大地簡(jiǎn)化了變頻變壓器的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也減小了變頻變壓器的體積，可以節(jié)省變頻變壓器的制造成本，方便現(xiàn)場(chǎng)裝配和維護(hù)，提高了變頻變壓器的運(yùn)行可靠性；
2、極對(duì)數(shù)pe pp,并且pe=2XkXpp, (k=l、2、3......)的設(shè)計(jì)使得新結(jié)構(gòu)變頻變壓器的功率繞組和控制繞組之間的耦合可以基本消除，使電機(jī)的效率更優(yōu)。


圖1是本發(fā)明的變頻變壓器縱剖面圖2是本發(fā)明的變頻變壓器B-B剖截面圖3是本發(fā)明的變頻變壓器的電路結(jié)構(gòu)圖。
其中1-定子鐵芯；2_定子線槽；3_定子三相功率繞組；4_定子三相控制繞組； 5-轉(zhuǎn)子鐵芯；6_轉(zhuǎn)子線槽；7_永磁體槽；8_轉(zhuǎn)子三相功率繞組；9_永磁體；10_三相滑環(huán)；11-三相電刷；12_轉(zhuǎn)軸。GRIDl-三相電網(wǎng)一 ；GRID2-三相電網(wǎng)二 ；RPC_可逆變頻器。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述
如圖1、圖2和圖3所示，變頻變壓器包括定子、轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸12，所述定子包括定子鐵芯1、定子線槽2、放置在上述定子線槽2上層的定子三相功率繞組3和放置在上述定子線槽2下層的定子三相控制繞組4，所述定子三相功率繞組3與三相電網(wǎng)一 GRIDl相連接，所述定子三相控制繞組4與可逆變頻器RPC相連接。所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯5、轉(zhuǎn)子線槽6、永磁體槽7、轉(zhuǎn)子三相功率繞組8和永磁體9 ;在所述轉(zhuǎn)子鐵芯5表面開(kāi)鑿有轉(zhuǎn)子線槽6，在所述轉(zhuǎn)子線槽6中放置星形連接的轉(zhuǎn)子三相功率繞組8 ;在所述轉(zhuǎn)子鐵芯5內(nèi)部開(kāi)鑿有永磁體槽7,在所述永磁體槽7中放置永磁體9。所述轉(zhuǎn)軸12上固定安裝有一組三相滑環(huán)10，所述三相滑環(huán)10分別與所述轉(zhuǎn)子三相功率繞組8的首端連接，在所述三相滑環(huán)10上對(duì)應(yīng)安裝有三相電刷11，所述三相電刷11與三相電網(wǎng)二 GRID2相連接。所述的定子三相功率繞組3的極對(duì)數(shù)pp與轉(zhuǎn)子三相功率繞組8的極對(duì)數(shù)pp相同；所述定子三相控制繞組4的極對(duì)數(shù)P。和所述轉(zhuǎn)子中永磁體9的極對(duì)數(shù)P。相同；所述的極對(duì)數(shù)Pc;>>pp，并且 pc=2XkXpp, (k=l、2、3......)。
工作原理及工作過(guò)程本發(fā)明的變頻變壓器包括變頻變壓子系統(tǒng)(即繞線異步電機(jī)子系統(tǒng))和永磁同步驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)。例如，定子三相功率繞組3的極對(duì)數(shù)和所述轉(zhuǎn)子三相功率繞組8的極對(duì)數(shù)相同，都為pp=l ;定子三相控制繞組4的極對(duì)數(shù)和所述轉(zhuǎn)子中的永磁體 9的極對(duì)數(shù)相同，都為Pc=6。變頻變壓子系統(tǒng)由定子鐵芯1、轉(zhuǎn)子鐵芯5、極對(duì)數(shù)pp=l的定子三相功率繞組3、極對(duì)數(shù)pp=l的轉(zhuǎn)子三相功率繞組8、三相滑環(huán)10和三相電刷11組成；永磁同步驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)由定子鐵芯1、轉(zhuǎn)子鐵芯5、極對(duì)數(shù)為pe=6的定子三相控制繞組4和極對(duì)數(shù)為Pc=6的轉(zhuǎn)子永磁體9組成。本發(fā)明的變頻變壓器的定子三相功率繞組3與三相電網(wǎng)一 GRIDl連接，轉(zhuǎn)子三相功率繞組8通過(guò)三相滑環(huán)10和三相電刷11與三相電網(wǎng)二 GRID2相連接；可逆變頻器RPC與定子三相控制繞組4連接，為永磁同步驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)提供變頻電源。
如果三相電網(wǎng)一 GRIDl的頻率為，三相電網(wǎng)二 GRID2的頻率為f2，定子三相功率繞組3的匝數(shù)為N1,繞組系數(shù)為kwl，轉(zhuǎn)子三相功率繞組8的匝數(shù)為N2,繞組系數(shù)為kw2，定子三相功率繞組3和轉(zhuǎn)子三相功率繞組8極對(duì)數(shù)都相同，由電機(jī)學(xué)知識(shí)可知，定子三相功率繞組3和轉(zhuǎn)子三相功率繞組8之間可以實(shí)現(xiàn)交流電能的傳輸，并且定子三相功率繞組3相電壓U1和轉(zhuǎn)子三相功率繞組8相電壓U2滿足關(guān)系為
U1=W^U1⑴NJ2Ki
由公式(I)可知道，設(shè)計(jì)不同的定子三相功率繞組3和轉(zhuǎn)子三相功率繞組8匝數(shù)就可以得到不同的輸出電壓等級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)了變電壓功能。
當(dāng)三相電網(wǎng)一 GRIDl的頻率為，三相電網(wǎng)二 GRID2的頻率為f2，由電機(jī)學(xué)知識(shí)可知，變頻變壓器穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)它轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速必須滿足公式(2)，即
權(quán)利要求
1.一種變頻變壓器，包括定子鐵芯(I)、定子線槽(2)、轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸(12)，其特征在于在所述的定子線槽(2)上層設(shè)有定子三相功率繞組(3)，下層設(shè)有定子三相控制繞組(4)，所述的定子三相功率繞組(3)與三相電網(wǎng)一(GRIDl)相連接，所述的定子三相控制繞組(4)與可逆變頻器(RPC)相連接；所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯(5)表面開(kāi)鑿有轉(zhuǎn)子線槽(6)，轉(zhuǎn)子線槽(6)中設(shè)有星形連接的轉(zhuǎn)子三相功率繞組(8);轉(zhuǎn)子鐵芯(5)內(nèi)部開(kāi)鑿有永磁體槽(7)，永磁體槽(7 )中放置有永磁體(9 );所述的轉(zhuǎn)軸(12 )上固定安裝有三相滑環(huán)(10 )，三相滑環(huán)(10 )分別與轉(zhuǎn)子三相功率繞組(8)的首端連接，三相滑環(huán)(10)上對(duì)應(yīng)安裝有三相電刷(11)，三相電刷(11)與三相電網(wǎng)二(GRID2)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻變壓器，其特征在于所述的定子三相功率繞組(3)的極對(duì)數(shù)Pp與轉(zhuǎn)子三相功率繞組(8)的極對(duì)數(shù)pp相同；所述定子三相控制繞組(4)的極對(duì)數(shù)pc和所述轉(zhuǎn)子中永磁體(9)的極對(duì)數(shù)P。相同；所述的極對(duì)數(shù)Pc^Pp,并且Pc^XkXpp, (k=l、2、3......)。
全文摘要
一種變頻變壓器，包括定子、轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸，所述定子包括定子鐵芯、定子線槽、放置在定子線槽上層的定子三相功率繞組和放置在定子線槽下層的定子三相控制繞組；所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子線槽、永磁體槽、轉(zhuǎn)子三相功率繞組和永磁體；所述轉(zhuǎn)軸上固定安裝有一組三相滑環(huán)，在上述三相滑環(huán)上對(duì)應(yīng)安裝有三相電刷；定子三相功率繞組與三相電網(wǎng)一連接，轉(zhuǎn)子三相功率繞組與三相電網(wǎng)二連接，定子三相控制繞組與可逆變頻器連接。將變頻變壓電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)集于一體的共用鐵芯的變頻變壓器，大大地簡(jiǎn)化了變頻變壓器的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也減小了變頻變壓器的體積，可以節(jié)省變頻變壓器的制造成本，方便現(xiàn)場(chǎng)裝配和維護(hù)，提高了變頻變壓器的運(yùn)行可靠性。
文檔編號(hào)H02J3/34GK103001453SQ20121053642
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者鄧先明, 譚國(guó)俊, 甄文歡, 郭其鋒, 鄭菲菲, 王珍珍 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)