[發明專利]一種交流電機定子同心繞組端部漏感測定方法

有效

• 申請號: 201710892222.2
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107607871B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 鄭曉欽;吳新振;張文
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 于正河;趙映蓉

本發明屬于交流電機分析設計領域，涉及一種基于矢量磁位法針對交流電機定子同心繞組端部漏感測定方法，將同心線圈按節距分為不同型號，多個對稱軸位置相同的不同型號線圈串聯成結構相同的線圈組，并以線圈組為基本單元進行求取，結合矢量磁位獲取磁通的方法確定定子同心繞組線圈組間端部漏感，再通過關聯矩陣得到定子繞組任意兩相的相間端部漏感，更符合同心繞組的結構特點，以此列寫關聯矩陣，方法簡單、通用性強，且能用規范統一的程序實現取值過程；參數確定速度快，易于修改，便于檢測不同尺寸同心繞組，在電機設計階段不斷調整定子繞組方案時優勢明顯，為獲取交流電機定子同心繞組端部漏感提供更為準確、快速的新途徑。

技術領域：

本發明屬于交流電機的分析設計技術領域，涉及一種交流電機定子同心繞組端部漏感測定方法，用于同心繞組電機電磁結構優化設計和運行性能的精確分析。

背景技術：

繞組是電機進行機電能量轉換的樞紐，在電機的運行過程中具有無可替代的作用。繞組設計是電機設計的重要部分，在設計繞組時，要兼顧諧波削弱、散熱、絕緣等因素，常常設計成不同形式。相比于其他形式繞組，同心繞組不僅可以削弱高次諧波，還可以節省導線材料，是公認的低諧波繞組，由于同心繞組性能優良，其在小容量的交流電機中得到了廣泛應用。

目前，在電機參數測定過程中，端部漏抗的計算測定是一個難點，現有技術中較為完善的分析確定方法不多見，如已授權的中國專利《一種異步電機定子端部漏感參數的獲取方法》(專利號：201410119803.9)針對繞組端部連接較為規范的疊繞組，提出了一種涉及端部繞組錐形喇叭口的傾角端部漏抗獲取方法，然而對結構更為復雜的電機定子同心繞組的端部漏抗則缺乏獲取方法。同心繞組具有獨特的繞組排列方式及不同尺寸的繞組線圈，結構的多樣性使得端部漏抗計算更為困難，已有學者根據簡化的同心繞組端部理論分析與大量實驗數據，得出了單層同心繞組端部漏抗的經驗計算公式，但經驗公式不能充分反映實際端部的多樣性情況，無法把握計算結果的誤差。雖然可以使用三維電磁場的方法較為準確地測定同心繞組的端部漏抗，但建模過于復雜且計算時間長，并不能滿足實際工程、尤其是電機設計需求。

電機參數的確定是電機設計的重要組成部分，其準確性對電機性能分析結果與控制結果有著重要影響。在電機參數確定過程中，端部漏抗的測定是一個難點，目前已有較為完善的分析方法，但大多數研究都是針對繞組端部連接較為規范的疊繞組，而對結構更為復雜的電機定子同心繞組的端部漏抗則缺乏獲取方法。雖然可以使用三維電磁場的方法較為準確地測定同心繞組的端部漏抗，但建模過于復雜且計算時間長，難以滿足實際工程、尤其是電機設計需求。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求一種交流電機定子同心繞組端部漏感參數測定方法，采用在矢量磁位法的基礎上加以改進的技術方案，提出一種針對同心繞組的數值測取方法，進而更為準確的測定同心繞組電機端部漏感，依此改進電機結構并進行電機運行性能分析。

為了實現上述發明目的，本發明從定子同心繞組端部的實際結構出發，將同心線圈按節距分為不同型號，多個對稱軸位置相同的不同型號線圈串聯成結構相同的線圈組，并以線圈組為基本單元建立模型并確定坐標進行數值計算，通過引入氣隙電流和鏡像電流分別等效定、轉子鐵心和氣隙對電機端部磁場分布的影響，將各電流流經的端部線圈分段并確定相應點的坐標，結合數值方法獲得各點的矢量磁位并沿積分路徑進行數值積分，計算磁通與磁鏈進而得到兩線圈組之間的端部漏感，最后根據線圈組與相繞組間的連接關系測定交流電機定子同心繞組任意兩相間的端部漏感；其具體工藝步驟為：

(1)區分同心繞組型號：根據同心繞組線圈節距不同，將同心線圈分為不同型號；

(2)確定線圈組基本單元：多個對稱軸位置相同的不同型號線圈串聯成結構相同的線圈組，并將線圈組作為基本單元；

(3)建立坐標系：在電機端部建立三維直角坐標系；

(4)選取兩個線圈組：任意選取用于線圈組間端部漏感求取的兩個線圈組，分別稱為線圈組1和線圈組2；