一种低谐波模块化绕组的设计方法技术

技术编号：28299963 阅读：25 留言：0更新日期：2021-04-30 16:27

本发明专利技术公开了一种低谐波模块化绕组的设计方法，包括步骤1、确定每极每相槽型；步骤2、计算槽极比

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【技术实现步骤摘要】
一种低谐波模块化绕组的设计方法
本专利技术涉及同步电机领域，特别是一种低谐波模块化绕组的设计方法。
技术介绍
随着工业生产对电机生产效率及可靠性要求的提高，模块化绕组结构越来越多地被应用于同步电机中。永磁体同步电机因其高转矩密度、高效率和结构紧凑等优点，近年来得到了广泛的应用。为了提高工业生产效率和容错能力，在永磁同步电动机中广泛采用了集中绕组，该绕组具有不重叠、端部匝数短、填槽系数高、易于制造等优点。但是它在气隙磁动势中有很高的空间谐波，导致较高的转矩脉动，增加了核心损耗，降低了功率因数。多层绕组的效率有显著提高，因为它可以降低定子MMF次谐波分量的绕组系数/幅值。因此，对绕组布局进行重新设计是解决上述问题的有效方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种低谐波模块化绕组的设计方法，该低谐波模块化绕组的设计方法能使线圈磁链变化更加接近正弦，磁动势谐波含量更低，提高电机的效率和功率因数。另外，能使绕组易于模块化设计装配，并具有良好的冗余设计，可降低生产和维护成本。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种低谐波模块化绕组的设计方法，包括如下步骤。步骤1、确定每极每相槽型：计算电机绕组的每极每相槽数v，并根据v值结果，将电机绕组的每极每相槽型分为整数槽、假分数槽和真分数槽。步骤2、计算槽极比q：槽极比q＝Q/P，其中Q为定子槽数，P为电机极数。步骤3、确定整数槽和假分数槽中的绕组类型：根据步骤1确定的每

【技术保护点】
1.一种低谐波模块化绕组的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤1、确定每极每相槽型：计算电机绕组的每极每相槽数v，并根据v值结果，将电机绕组的每极每相槽型分为整数槽、假分数槽和真分数槽；/n步骤2、计算槽极比q：槽极比q＝Q/P，其中Q为定子槽数，P为电机极数；/n步骤3、确定整数槽和假分数槽中的绕组类型：根据步骤1确定的每极每相槽型v以及步骤2计算的槽极比q，确定整数槽和假分数槽中的绕组类型，绕组类型包括三角绕组和梯形绕组；/n步骤4、计算整数槽和假分数槽中的绕组层数m，具体计算方法如下：/n步骤4A、当每极每相槽型为整数槽或假分数槽，且采用三角绕组时，绕组层数m需同时满足如下公式(1)～(3)：/n

【技术特征摘要】
1.一种低谐波模块化绕组的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、确定每极每相槽型：计算电机绕组的每极每相槽数v，并根据v值结果，将电机绕组的每极每相槽型分为整数槽、假分数槽和真分数槽；
步骤2、计算槽极比q：槽极比q＝Q/P，其中Q为定子槽数，P为电机极数；
步骤3、确定整数槽和假分数槽中的绕组类型：根据步骤1确定的每极每相槽型v以及步骤2计算的槽极比q，确定整数槽和假分数槽中的绕组类型，绕组类型包括三角绕组和梯形绕组；
步骤4、计算整数槽和假分数槽中的绕组层数m，具体计算方法如下：
步骤4A、当每极每相槽型为整数槽或假分数槽，且采用三角绕组时，绕组层数m需同时满足如下公式(1)～(3)：

其中，k为正整数，即m为Q/3的约数；
步骤4B、当每极每相槽型为整数槽或假分数槽，且采用梯形绕组时，绕组层数m需同时满足如下公式(4)～(6)：

步骤5、确定真分数槽中的绕组类型及绕组层数m：当每极每相槽型为真分数槽时，绕组层数m需满足步骤4A中的公式(1)或步骤4B中的公式(4)，且m应满足m∈[2，4]；绕组类型优选考虑m＝3所对应公式(1)或(4)中的绕组类型；
步骤6、计算每层绕组的线圈匝数：根据磁链变化和正弦曲线的拟合过程，分别计算整数槽和假分数槽绕组中每层线圈的匝数、以及真分数槽绕组中每层线圈的匝数。

2.根据权利要求1所述的低谐波模块化绕组的设计方法，其特征在于：步骤6中，整数槽和假分数槽绕组中每层线圈匝数的计算方法，包括如下步骤：
步骤6A1、m层线圈匝数编号：m层线圈的匝数按照从小到大分别为N1、N2、……、Ni、……、Nm-1、Nm；
步骤6A2、第i层线圈匝数Ni的计算方法为：

其中，

式中，α为单个定子槽所占的电角度；
步骤6A3、m层线圈匝数布设，具体布设方法如下：
当m为奇数时，m层线圈的匝数布设为：Nm＝N0，N1+Nm-1＝N0、N2+Nm-2＝N0、…、Ni+Nm-i＝N0；其中，N0为单个定子槽所能容纳的匝数上限；其中，1≤i≤(m-1)/2；
当m为偶数时，m层线圈的匝数布设为：Nm＝N0，Nm/2＝N0/2，N1+Nm-1＝N0，N2+Nm-2＝N0、…、Ni+Nm-i＝N0；其中，1≤i≤(m-2)/2。

3.根据权利要求1所述的低谐波模块化绕组的设计方法，其特征在于：步骤6中，真分数槽绕组中每层线圈匝数的计算方法，包括如下步骤：
步骤6B1、计算e，具体计算方法公式为：
(1)计算极槽比q，计算公式为：

式中，Q1和n1为极槽比q最简分数形式下的分子和分母；
(2)计算e，计算公式为：
e＝(2k-1)-(2k-2)q(9)
式(9)中，k为自然数，且k的取值，应使得e≥-1；
步骤6B2、计算f(k)：对步骤6B1中的每个取值k对应的e，均按照如下公式(10)，计算f(k)：

式中，sign()为符号函数，fix()为向零取整的取整函数；所有满足要求的取值k，计算得到的f(k)，按照k值从小至大分别排序为f(1)、f(2)、f(3)、...、f(k)；
步骤6B3、计算行向量A：行向量A为关于f(k)的行向量，具体表达式为：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭玉敬，王帅，徐瑞海，金平，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32

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