分数槽异步起动永磁同步电动机的斜槽设置方法及应用技术

本发明专利技术公开本发明专利技术公开了分数槽异步起动永磁同步电动机的斜槽设置方法及应用，依据电机的极槽数配合、定子绕组排列方式，确定负载齿槽转矩的变化周期，给出了定子槽沿轴向的倾斜角度。本发明专利技术通过合理设置定子槽的倾斜角度，不仅可以有效削弱分数槽异步起动永磁同步电动机的空载齿槽转矩、负载齿槽转矩，还能显著降低定子绕组感应电动势中的谐波含量，同时该方法不会对电机的磁路产生较大影响，对电机的运行性能产生的影响较小，有利于该类电机的稳定运行，该方法适用性强、效果显著。效果显著。效果显著。

【技术实现步骤摘要】
分数槽异步起动永磁同步电动机的斜槽设置方法及应用


[0001]本专利技术涉及永磁同步电动机
，具体涉及分数槽异步起动永磁同步电动机的斜槽设置方法及应用。

技术介绍

[0002]与传统的电励磁电动机相比，永磁电动机具有功率密度高、运行效率高、结构简单紧凑等优势。我国稀土资源储量丰富，推广永磁电动机是提高工业生产效率、促进节能减排的重要举措。作为永磁电动机的固有问题之一，齿槽转矩问题一直是学者们的研究重点之一。学者们对于永磁电动机齿槽转矩的研究主要集中在电机的空载工况，研究了多种有效的削弱措施。然而，电机负载运行时，永磁体与饱和开槽铁心之间相互作用产生的负载齿槽转矩，将与电机空载运行时的齿槽转矩有所不同，电机空载运行时齿槽转矩的削弱措施难以直接应用。因此，研究永磁电动机负载运行时的齿槽转矩削弱措施将更加具有实际价值。
[0003]异步起动永磁同步电动机作为一类具有自起动能力的永磁电动机，在结构上可以看作是在传统异步电动机的转子铁心内部放置了永磁体，主要依靠转子笼型绕组和定子绕组磁动势相互作用产生的异步转矩实现自起动。与传统异步电动机相比，异步起动永磁同步电动机具有功率因数高、功率密度高、经济运行范围宽的优点，在多种工业应用场合逐步替代了异步电动机。与其他类型的永磁电动机相似，异步起动永磁同步电动机中也存在齿槽转矩问题。但是，由于异步起动永磁同步电动机的定子、转子侧均存在齿槽结构，其齿槽转矩的产生机理、变化特征、削弱措施等均不同于普通单边开槽永磁电动机。
[0004]其中，分数槽异步起动永磁同步电动机负载运行时，在转子永磁体和定子绕组的作用下，定子、转子铁心的饱和程度不可忽略，与电机空载齿槽转矩相比，其负载齿槽转矩的分布特征、变化周期将发生变化。因此，深入分析分数槽异步起动永磁同步电动机负载齿槽转矩的变化特征，研究能有效削弱电机负载齿槽转矩的定子铁心斜槽方法，对于分数槽异步起动永磁同步电动机的稳定运行，具有重要的理论意义和实际价值，并能进一步推进永磁电机的推广应用，提高工业生产的能源利用率。
[0005]如说明书附图1所示，采用普通槽时，定子槽沿轴向的倾斜角度为0
°
，且每极定子槽数为分数。当电机空载运行时，空载齿槽转矩仅与电机的极槽数配合有关，与定子绕组的分布无关，其变化周期为其中n为使为整数的最小正整数；但是，当电机负载运行时，定子绕组产生的空间磁动势旋转轨迹不再是理想圆形，定转子铁心的饱和情况变化不再以定子齿距为周期，这时齿槽转矩的变化周期与电机的极槽数配合、定子绕组的分布均有关。因此，分数槽异步起动永磁同步电动机负载运行时，负载齿槽转矩的变化周期、分布特征将不同于空载齿槽转矩，现有的空载齿槽转矩削弱措施，包括定子斜槽角度的确定，将难以有效削弱电机的负载齿槽转矩。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供分数槽异步起动永磁同步电动机的斜槽设置方法，本方法依据分数槽异步起动永磁同步电动机负载齿槽转矩的变化周期，给出了定子铁心的斜槽角度，在有效削弱电机负载齿槽转矩的同时，还可以显著削弱电机的空载齿槽转矩、降低定子绕组感应电动势中的谐波含量。
[0007]本专利技术为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：
[0008]分数槽异步起动永磁同步电动机的斜槽设置方法，首先，确定电机的单元电机数t＝GCD(Q1,p)，其中GCD(Q1,p)表示电机定子齿数Q1和电机极对数p的最大公约数；
[0009]其次，确定电机的定子斜槽沿轴向倾斜的总角度为θ
s
，并且定子斜槽中的A相、B相、C相绕组按照60
°
相带排列；
[0010]所述单元电机内的A相绕组的第一个线圈边为该单元电机内的1号线圈边，1号线圈边位于相带分界线上；
[0011]当电机带载运行时，以A相绕组电流达到峰值瞬间为初始时刻，在以下第一相带数确定方法和第二相带数确定方法的情况下，电机内的磁场分布与初始时刻相同；
[0012]通过第一相带数确定方法，确定该单元电机内的某一相带下绕组的电流达到正峰值时的电机转子转过的相带数为m1；
[0013]通过第二相带数确定方法，确定该单元电机内的某一相带下绕组的电流达到负峰值时电机转子转过的相带数为m2；
[0014]最后，选择m1和m2中的最小值为m
min
，通过m
min
得出θ
s
到的设置算法为：
[0015][0016]优选的，所述定子斜槽位于电机的定子铁心内表面上，定子斜槽沿定子铁心的轴向倾斜设置，并且每一个垂直于轴向的任一径向平面上，定子斜槽沿圆周方向均匀分布且结构参数相同，定子槽沿轴向倾斜的角度是均匀的并且是连续变化的。
[0017]优选的，所述第一相带数确定方法包括如下：
[0018]该单元电机内，如果存在另一相带，其中的一个线圈边为该单元电机的n1号线圈边，n1号线圈边位于相带分界线上，则该相带下绕组的电流达到正峰值时，电机内的磁场分布与初始时刻相同；此时，电机转子转过的相带数m1满足：
[0019][0020]其中，表示除以360
°
的余数，m1、n1为使公式(1)成立的正整数，且
[0021]优选的，所述第二相带数确定方法包括如下：
[0022]该单元电机内，如果存在另一相带，其中的一个线圈边为该单元电机的n2号线圈边，n2号线圈边位于相带分界线上，则该相带下绕组的电流达到负峰值时，电机内的磁场分
布也与初始时刻相同；此时，电机转子转过的相带数m2满足如下：
[0023][0024]其中，m2、n2为使公式(2)成立的正整数，且
[0025]本专利技术的另一目的在于提供一种异步起动永磁同步电动机，该电动机采用上述斜槽设置方法。
[0026]本专利技术为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：
[0027]一种异步起动永磁同步电动机，包括定子和转子，所述定子铁心的内表面分布有如权利要求1
‑
4中任一项所述的方法确定的定子斜槽，且每极定子斜槽数为分数，所述定子斜槽内放置有定子绕组，所述定子绕组是按60
°
相带排列的。
[0028]优选的，所述转子包括转子铁心、永磁体和笼型绕组，所述转子铁心的外表面沿圆周方向均匀分布有转子槽，所述转子槽具有相同的结构参数，且每极转子槽数为整数，所述转子槽沿轴向的倾斜角度为0
°
，所述转子槽内放置有笼型绕组。
[0029]优选的，所述转子铁心内部分布有多个永磁体槽，每个所述永磁体槽内放置有一个或多个永磁体，每一磁极范围内的所述永磁体槽、永磁体均以磁极径向中心线为对称轴对称分布，且每一磁极范围内的所述永磁体槽、永磁体分布相同。
[0030]本专利技术的有益效果是：
[0031](1)通过合理设置分数槽异步起动永磁同步电动机的定子斜槽角度，可以有效削弱电机的空载齿槽转矩、负载齿槽转矩，同时可以有效降低定子绕组感应电动势的谐波含量，有利于该类电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.分数槽异步起动永磁同步电动机的斜槽设置方法，其特征在于：首先，确定电机的单元电机数t＝GCD(Q1,p)，其中GCD(Q1,p)表示电机定子齿数Q1和电机极对数p的最大公约数；其次，确定电机的定子斜槽沿轴向倾斜的总角度为θ
s
，并且定子斜槽中的A相、B相、C相绕组按照60
°
相带排列；所述单元电机内的A相绕组的第一个线圈边为该单元电机内的1号线圈边，1号线圈边位于相带分界线上；当电机带载运行时，以A相绕组电流达到峰值瞬间为初始时刻，在以下第一相带数确定方法和第二相带数确定方法的情况下，电机内的磁场分布与初始时刻相同；通过第一相带数确定方法，确定该单元电机内的某一相带下绕组的电流达到正峰值时电机转子转过的相带数为m1；通过第二相带数确定方法，确定该单元电机内的某一相带下绕组的电流达到负峰值时电机转子转过的相带数为m2；最后，选择m1和m2中的最小值为m
min
，通过m
min
得出θ
s
到的设置算法为：2.根据权利要求1中所述的分数槽异步起动永磁同步电动机的斜槽设置方法，其特征在于：所述定子斜槽位于电机的定子铁心内表面上，定子斜槽沿定子铁心的轴向倾斜设置，并且每一个垂直于轴向的任一径向平面上，定子斜槽沿圆周方向均匀分布且结构参数相同，定子槽沿轴向倾斜的角度是均匀的并且是连续变化的。3.根据权利要求1中所述的分数槽异步起动永磁同步电动机的斜槽设置方法，其特征在于：所述第一相带数确定方法包括如下：该单元电机内，如果存在另一相带，其中的一个线圈边为该单元电机的n1号线圈边，n1号线圈边位于相带分界...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐旭，李永枭，成豪杰，林旭梅，朱文杰，秦臻，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：