[发明专利]一种基于气隙磁场调制理论计算异步电机杂散损耗的方法

权利要求书

1.一种基于气隙磁场调制理论计算异步电机杂散损耗的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、气隙磁场调制理论计算气隙径向磁密各次谐波幅值；

S2、气隙磁密分解合成法建立电机损耗计算模型；

S3、通过得到的空载和负载工况下的损耗计算杂散损耗；

所述S1利用气隙磁场调制理论计算径向气隙磁密主要次谐波幅值，对于具有p对极三相的异步电机，每极每相串联匝数为N_t，槽距角为α，每极每相槽数为q，三相异步电机的绕组函数为：

其中，β为短距角，k为正整数，m＝3为相数；

定子绕组中通入三相正弦电流，其表达式为：

其中，I为三相输入电流的有效值，ω为电源的角频率，n＝1、2、3，则表达式具体为：

定子绕组建立的源磁动势为：

可得定子绕组在气隙中产生的气隙磁场分布为：

其中，μ₀为真空磁导率，g为气隙长度；

对于转子简单凸极，转子齿所占据的不连续区间C^R为：

其中，N_RT为转子齿数；

转子调制算子作用于单位余弦信号的结果为：

ω_s＝ω-pω_r

其中，ω_r为转子机械角频率，ω_s为基波气隙相对转子旋转的角频率；

将其展开成如下傅里叶级数的形式，得到下式：

其中，三个系数分别为:

C_P,P＝ε

单位余弦源励磁磁动势被简单凸极转子调制以后，产生的磁动势谐波分量分为三类，其极对数分别为p，lN_RT+p和lN_RT-p；

鼠笼型短路线圈磁场调制算子可描述为：

鼠笼型短路线圈等效为N_SC个单独的短路回路的串联，在推导过程中要考虑鼠笼转子短路回路的电阻和漏电感，将调制后的磁动势以傅立叶级数形式重写为：

其中，三个磁场转换系数可表示为：

k＝lN_SC-p

k＝lN_SC+p

其中，下标sum表示和调制，dif表示差调制。

2.根据权利要求1所述的一种基于气隙磁场调制理论计算异步电机杂散损耗的方法，其特征在于，所述S2中根据得到的径向气隙磁密各次谐波幅值，利用气隙分解合成法建立损耗计算模型；

为了产生幅值的径向磁密谐波，在气隙内安装宽度为g/4的永磁体环作为励磁环，极对数为气隙磁场调制理论计算得到的磁密谐波次数，依据空载时对应的磁密p对极，给出对应励磁环矫顽力的求解过程；

假定定转子无齿槽，求出p对极对应的永磁体矫顽力为H_c1；

求解区域为定子和气隙，定子槽内有绕组但开路，转子无齿槽，计算气隙和定子侧磁密分布情况，由于定子侧的齿槽效应，气隙磁密中存在p对极及定子齿槽引起的谐波，记此时的p对极磁密幅值为B₁'；由于铁芯磁阻和齿槽作用，等效的平均气隙有所增大，放大系数为：Kg₁＝B₁/B₁'，为了保证绕组内的磁链及铁芯内的磁密与空载运行时相同，则对H_c1进行修改，即H_c1'＝K_g1×H_c1，以此值计算p对极对定子侧损耗的影响。

3.根据权利要求1所述的一种基于气隙磁场调制理论计算异步电机杂散损耗的方法，其特征在于，所述S3中，杂散损耗是异步电机额定负载时铁耗及导条中感应涡流损耗之和与空载时铁耗之间的差值。