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　　绕组的偶数相可并联结构及控制问题的提出 目前广泛使用的三相绕组结构的电机（电动机、发电机）或其它电器设备是利用绕组的适当 结构所能实现的磁场位置的变化来产生指定方向的势能（或电势）。但是这种三相绕组所能 实现的结构存在以下几个问题：（以直流无刷电动机为例） 缺陷1、构成资源利用率低。三相绕组结构在轮序工作时总会有某相 “闲置”，或在“半 负荷”状态下工作。所对应的磁体资源也未得到充分利用。同时这种“闲置”也造成了功率 器件的利用率过低，从而造成电机构成资源的“浪费”。 分析如下： 如图1（a）所示，假设每相绕组的绕数为1 匝，工作电流为2 安培。当 U、V两相为流入 电流时，W 相为流出电流。根据基尔霍夫电流定律， 安培，所产生的势能为2 安匝；U相、V相电流各为1 安培所产生的势能为1 安匝+1 如图1（b）所示，假设条件同上。当U相为流入电流时，W相为流出电流，V相无电流。则U相电流为2 安培，所产生的势能为2 安匝；W相电流为2 安培，所产生的势能也为2 安匝；V相无势能产生，U、V、W三相绕组总势能为4 绕组的上述两种工作方式，从产生势能角度上讲效果是一样的。三相绕组结构因有一相绕组（或相当于一相绕组）未同时参与工作，所以33%以上的构成资源未得到充分的利用。 缺陷2、总体理论势能实现率低。仍然假设每相绕组的绕数为1 匝、绕组的最大工作电 安培，则三相绕组结构的电机可容纳总匝数为3匝。所能产生的理论总势能为2 安匝。因三相绕组结构不能使全部绕组同时都有2安培的电流流过，所以电机 实际可提供的总势能只有4 安匝。约为电机资源所能提供的理论总势能的67%。 缺陷3、绕组工作在最低所需相数的环境下，因此只能提供最简的物理结构环境。不利 于效率的提高、性能的改善以及功能的开发。 问题的解决 解决上述缺陷的构思及所采用的方法： 将绕组构建为偶数相可并联结构及控制。以“携手工作”的方式，使每个绕组都可以“放 下扬叉就拿起扫帚”地工作。构造出一个全绕组均电流、全磁体均利用的结构环境。从而提 高构成资源的利用率并可以完全实现构成资源所能提供的理论总势能。同时也为电机（电动 机、发电机或其它电器设备）效率的提高、性能的改善以及功能的开发提供一种更好的资源 结构环境。 在偶数相可并联结构及控制的构思框架下，实验的设计方案为 “二&四”方案（亦可 有更多的组合方案）。即：二相绕组可并联工作、四相绕组轮序控制。其原理如图2。 如图2（a）所示，当A、B相同时流入电流时，C、D 相同时流出电流。 如图2（b）所示，当B、C 相同时流入电流时，D、A相同时流出电流。 其它的相组合如此类推，电机在工作中各相绕组同时都有相等的电流流过，消除了空闲 的绕组。从而解决了三相绕组结构缺陷1 的问题。 假设条件同上，在相同槽容的情况下电机绕组的可容纳总匝数为 构时每相绕组可分配为0.75匝。每相绕组产生的势能为2 安培*0.75 匝=1.5 安匝。电机可产 生的理论总势能为1.5 安匝。四相绕组结构为电机的各相绕组同时流过2安培 的电流提供了条件，因此理论总势能可以得到实现。从而解决了三相绕组结构缺陷2 的问题。 后面提到的从属发明将可以说明，从资源结构环境的角度解决了三相绕组结构缺陷 的问题。因此本发明产生的效果为：提高效率、降低成本、缩小体积。 偶数相可并联结构可广泛应用于具有多相绕组结构的电机或其它电器设备。 偶数相可并联结构应用于电动机的分析举例：四相绕组结构与三相绕组结构效果相比较：电动机构成资源的用材用量无需改变，使用 环境无需改变，仅改动一下绕组的分布结构和所对应的磁极数（磁体的总体积不变）。就可 使其输出功率提高50%（由假设条件下的可产生4 安匝势能提高到可产生6 安匝势能）。 若电机的其他资源条件许可（如槽容量、磁通量等），只需用相同的线%的用 线%的磁体量（只要能满足相应功率输出的磁体需求量），就可使电机的输出 功率提高一倍。（2 安培1 偶数相可并联结构应用于发电机的分析举例：如图9（a）所示，设当相的位置在N C、D（负）的并联叠加，其电压、电流均为单相绕组的一倍。与三相绕组结构相比，在线径相同时，电流的承载能力也增加一倍。 磁极旋转一周，绕组产生的电势为二相并联后叠加在一起的二个周期的正弦波。 在三相绕组的环境下，设当线，三相绕组可产生的相电势为 1V， 最大相电流为1A时。电机输出的最大端电压为1.67V（由曲线图可知，当A相电势在最高 位时为1V，则同时B、C 相的电位在与A相相反方向的67%处。此时电机产生的端电势则 为1.67V）。输出可承载最大电流为单相绕组可承载的最大电流即1A，则电机的可输出功率 为1.67V1A=1.67VA。 假设条件同上，四相绕组每相可分配为0.75 匝，即每相绕组能产生的电势为0.75V，电 机并联所产生的电势为相电压的一倍，电流也为相电流的一倍即0.752=1.5V、 1A2=2A， 则电机的可输出功率为：1.5V2A=3VA。 如上所析，在相同线径，相同总匝数、相同磁势的条件下，四相绕组结构应用于发电机 时可将电机的可输出功率提高79.6%。 偶数相可并联结构应用于其它电器设备举例当四相绕组的发电机与四相绕组的变压器相配合时，由可并联结构增加的承流能力也可 提升变压器的承载能力。从而降低变压器的生产成本、缩小体积、减轻重量,同时输电线路 的总横截面也可较大幅度的减少从而减少输电线路的成本。 由偶数相可并联结构提供的资源结构环境产生的技术进步 联工作转为Ｂ、Ｃ并联工作时，Ｂ相控制不变动，只关闭Ａ相在上述分组中的有关元件，然后由上述分组中Ｃ相的有关元件接替工作。这样的无间断换相方式消除了换相时 “无功率 输入”的空区，并产生了一个有益的“前序力矩”。 如图8（a）所示：在正向轮序过程中，当轮序由A、B相并联转换为 相并联时A相关断，由 相的单相磁极，所对应的磁路最短位置也发生了变化（至B的中心处）。且变化方向顺应于下序次B、C 相复合磁极所产生方向。 如图8（b）所示：在反向轮序过程中，当轮序由A、B并联欲转换为 相并联时B相关断。由 相的单相磁极，所对应的磁路最短位置也发生了变化（至A的中心处）。且变化方向顺应于下序次A、D 相复合磁极所产生方向。 同时因被关断相的续流而产生的与该相原磁极性相反的斥力，因其作用方向与“前序力 矩”的方向相同而增强了 “前序力矩”的效果。这样，不但消除了续流力矩的负作用，而 且使这种力矩得到了利用。新的换相法在换相过程中所产生的力矩也就充当了有益于下序次 复合磁极所产生的力矩的“前序力矩”。前序力矩的产生和存在有助于提高电机效率并改善 和增强了电机的性能（绕组续流的利用相当于绕组的无能耗再次做功，可提供的能量约等于 做功时输入的能量。因此，当其产生的作用足以弥补电机的其它损耗时可将电机的效率提高 至接近、等于、甚至超过100%）。 又产生了一种开发电机新功能的方法—可变换功率输出。通过可动态的调整工作绕组的并联数使电机拥有实时变换输出功率的能力。本例为由二相绕组并联工作 的方式变为单相绕组串联工作的非并联方式，实现2 变换功率输出。由更多相的 并联方式则可产生更多种的功率输出。 此功能解决了电器设备配套中难以改变的“大马拉小车”问题。尤其适用于运行 过程中所需适应不同功率输出的调整。当要求的速度与所需力矩成反比时（高速 轻负载，如车用电动机等）、大功率设备做小功率需求的工作时、能源获取环境 动态变化较大时（如风力发电机等）可有明显的节能增源效果。 可以简化电机的位置检测系统。三相绕组结构因绕组之间的电角度为120度，结构的 相数为奇数，但电机的磁极数为偶数。因此，当某相正于某磁极时其它两个绕组则不可能正 对于其它磁极，因此位置的检测也需从三处获取信号加以比较才能产生换相与否的参考信 磁极，不存在绕组之间的相位差。因此在电机中可只设一个点，便足以完成位置的检测任务。位置检测器 件产生的信号不论是高电平（设对应N 磁极）还是低电平（设对应S 磁极）都是磁极到达 指定位置的信号。高阻态时则为磁极未达指定位置的信号。以此可做为换相与否的位置参考 信息。这样即满足了位置检测的信号需要又简化了电机的检测机构和信号处理电路。从而即 降低了生产成本又提高了电机的“鲁棒性”。开云体育 开云平台开云体育 开云平台开云体育 开云平台