[發明專利]考慮電機槽導體分布差異的繞組分布系數計算模型及方法

在審

• 申請號: 202010348183.1
• 申請日: 2020-04-28
• 公開（公告）號: CN111428387A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 張志恒;安躍軍;鄧文宇;王光玉;齊麗君;孔祥玲;畢德龍;李明;李嘉欣
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/10;G06F111/10
• 代理公司: 沈陽亞泰專利商標代理有限公司 21107
• 代理人: 邵明新

本發明屬于電機學領域，尤其為一種考慮電機槽導體分布差異的繞組分布系數計算模型及方法。其使得電機繞組的建模及分析更加準確。包括：步驟1、依據電機設計方案，確定電機相繞組、線圈組、線匝、導線在電機槽內的分配方案，并將所有相繞組、線圈組、線匝、導線分配在對應的電機槽內。步驟2、選定電機空間參考位置，根據電機槽內各部件的幾何尺寸，確定電機槽內相繞組、線圈組、線匝、導線的分布區域。步驟3，對分配在電機槽內的所有相繞組、線圈組、線匝、導線進行編號。步驟4，計算經過編號的分配在電機槽內的所有相繞組、線圈組、線匝、導線產生的空載反電勢矢量。步驟5，確定電機繞組分布系數，進而利用該系數進行后續研究。

技術領域

本發明涉及電機繞組分布系數計算模型及方法，具體涉及考慮電機槽內導體分布差異的繞組分布系數計算模型及方法，屬于電機學領域。

背景技術

隨著電機設計理論、分析理論以及控制理論的不斷發展，不同類型、不同結構以及不同功能的特種電機逐漸出現，并在很多領域、行業得到了廣泛應用。

通常在進行電機科學理論研究和工程控制時，基于電機的物理模型、繞組理論、運行機理建立電機的數學模型、確定控制算法是常見的步驟。其近些年來在電機伺服控制系統及精密控制系統的出現，以及電機多物理場分析軟件、有限元軟件的出現，建立高精度電機數學模型對于提高電機控制系統控制精度、改善電機控制效果、擴寬電機應用領域和提升電機的運行潛力都是非常重的要。

國內外相關論著，諸如《電機學》(機械工業出版社)、《現代電機控制技術》(機械工業出版社)及《交流永磁電機進給驅動伺服系統》(清華大學出版社)等電機專業書籍，在描述電機繞組理論時，常提到的一個設定便是：對于電機相繞組而言，相繞組由有限個線圈組構成，每個線圈組由有限匝線匝串聯而成，線匝由導線制成。根據不同的電機設計方案，電機相繞組、線圈組、線匝、導線將會被合理分配在不同的定子槽或轉子槽內(以下簡稱為“電機槽”)，為了描述不同電機相繞組、線圈組、線匝、導線分配方案所引起的相繞組磁動勢及感應電勢的差異，國內外學者在繞組理論中引入了繞組分布系數(也稱分布因數)，即：由于電機繞組分布在不同的槽內，使得q個分布線圈的合成電動勢小于q個集中線圈的合成電動勢由此引起的折扣。

分布系數與槽距機械角度或槽距電角度有關，然而，現有的電機繞組計算模型及方法通常僅考慮相繞組、線圈組、線匝在不同電機槽內的分布差異，而忽略了電機槽內導體在空間位置上的分布差異，即采用一定程度的“等效”和“簡化”以利于電機繞組的建模和分析，但是這種“等效”和“簡化”的引入使得電機繞組模型與實際的物理模型存在一定程度偏差，使得電機控制效果不夠令人滿意，不利于形成高品質伺服電機系統基礎理論與技術體系。

發明內容

本發明就是針對現有技術存在的缺陷，提供一種考慮電機槽導體分布差異的繞組分布系數計算模型及方法，以考慮電機槽內導體實際分布差異，使得電機繞組的建模及分析更加準確。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案，包括以下步驟。

步驟1、依據電機設計方案，確定電機相繞組、線圈組、線匝、導線在電機槽內的分配方案，并將所有相繞組、線圈組、線匝、導線分配在對應的電機槽內。

步驟2、選定電機空間參考位置(也可為參考點或參考軸線或參考初始位置角，以下簡稱“參考位置”)，根據電機槽內各部件的幾何尺寸，確定電機槽內相繞組、線圈組、線匝、導線的分布區域(或位置)，進而確定上述分布區域(或位置)與參考位置之間的關系。

步驟3、對分配在電機槽內的所有相繞組、線圈組、線匝、導線進行編號。

步驟4、依據電機繞組空載反電勢的產生機理以及電磁感應定律，計算經過編號的分配在電機槽內的所有相繞組、線圈組、線匝、導線產生的空載反電勢矢量。

步驟5、依據電機相繞組、線圈組、線匝、導線在電機槽內的分配方案、上述空載反電勢矢量及電路原理，確定電機繞組分布系數，進而利用該系數進行后續研究。