[发明专利]低谐波的分数槽集中绕组设计方法

说明书

低谐波的分数槽集中绕组设计方法，属于永磁同步电机领域，本发明为解决目前分数槽集中绕组通过固定比例限定串联线圈匝数比的方案缺乏通用性的问题。本发明方法为：A相绕组在任一定子槽内的总导体数n_i按求取；其他相绕组在任一定子槽内的总导体数根据该相滞后A相的电角度及A相绕组的总导体数获取；根据各相在任一定子槽内的总导体数，获取各相在任一定子槽内的线圈匝数，完成绕组设计。A相绕组由Q个不同匝数线圈串联而成，A相绕组的1～Q号线圈的匝数N_i按求取。

技术领域

本发明属于永磁同步电机领域，涉及消除电枢谐波技术。

背景技术

分数槽集中绕组电机由于具有转矩波动小、绕组端部短等优点，目前被广泛应用在航空航天、电动汽车等领域。但是，和整数槽电机相比，分数槽集中绕组电机仍存在一定的问题和缺陷。其最大的问题在于，分数槽集中绕组电机电枢通电时除了产生和永磁转子极对数相同的主波磁场外还会在气隙中产生大量的谐波磁场。这些丰富的谐波磁场一方面会在永磁体中产生涡流损耗，导致转子温升变高，另一方面会使定子铁心产生显著的振动，增大电机噪声。

绕组排布方式决定了电枢磁动势的谐波含量，通过对绕组进行设计可以降低电枢谐波磁动势。然而，在传统分数槽集中绕组电机中，每相绕组由若干个匝数相同的线圈串联而成，且每个定子槽内至多放置两层线圈，同时各槽内导体数相同，这就大大限制了绕组设计自由度，不利于减小分数槽集中绕组电枢谐波磁动势。

为解决上述问题，有学者提出了分数槽集中绕组电机不等匝绕组设计方法，即在每个定子槽内放置至多四层线圈，同时每相绕组由两种或两种以上匝数不同的线圈串联构成，通过调整线圈的匝数比来降低电枢谐波磁动势。该方法行之有效，但存在一定的局限性。其一，现有的方法通常将一相绕组的各个线圈匝数设置成固定比例，如两种匝数线圈串联时二者匝数比为2:1或1.73:1等。该比例对某些特定极槽数电机来说效果很好，但是当电机极槽数改变时，原先的线圈匝数比不一定合适，需要重新设计线圈匝数比。也就是说，现有方法缺乏针对不同极槽电机的通用性。其二，现有的方法仅是对部分电枢谐波磁动势进行削弱，而并非完全消除。

发明内容

本发明目的是为了解决目前分数槽集中绕组通过固定比例限定串联线圈匝数比的方案缺乏通用性的问题，提供了一种低谐波的分数槽集中绕组设计方法，来消除分数槽集中绕组电机中含量丰富的各次谐波。

本发明所述低谐波的分数槽集中绕组设计方法，该方法为：

A相绕组在任一定子槽内的总导体数n_i按下式获取：

式中：N_s为串联线圈匝数系数，N_s取正整数，Q为电机定子槽的数量；

p为电机极对数；

其他相绕组在任一定子槽内的总导体数根据该相滞后A相的电角度及A相绕组的总导体数获取；

根据各相在任一定子槽内的总导体数，获取各相在任一定子槽内的线圈匝数，完成绕组设计。

优选地，N_s＝10～40。

优选地，根据各相在任一定子槽内的总导体数，获取各相在任一定子槽内的线圈匝数：

A相绕组由Q个不同匝数线圈串联而成，A相绕组的1～Q号线圈的匝数N_i按下式获取：

n_k为A相绕组在第k号槽内总导体数，k＝1,2,3,...,i；

N_i结果为正表示正绕线圈，N_i结果为负表示反绕线圈，N_i结果为0表示没有线圈。