[发明专利]一种交流电机定子低谐波绕组设计方法

说明书

本发明属于交流电机定子绕组设计技术领域，涉及一种交流电机定子低谐波绕组设计方法，所述交流电机定子低谐波绕组采用三层不等匝组合同心式绕组设计，包括：主绕组设计、补偿绕组设计、主绕组和补偿绕组在槽内的对应关系及每相绕组在各槽内匝数的确定，每相绕组在不同匝数下占据所有定子槽。通过该三层不等匝组合同心式绕组设计，使得每相绕组在每对极下，磁动势沿着定子槽圆周呈现正弦规律分布，有效削弱了定子磁势谐波，同心式绕组的设计缩短了定子绕组的端部长度，该设计不仅节省定子导线材料，并减少了定子铜耗，还降低了绕组磁势谐波，进而提升电机的运行性能。

技术领域

本发明属于交流电机定子绕组设计技术领域，涉及一种交流电机定子低谐波绕组设计方法。

背景技术

提升交流电机的效率，关键是在于降低电机的各种损耗。为了降低电机损耗,国内外学者在双层叠绕组的基础上,提出了若干提升电机效率的定子绕组连接方式,如Δ-Y混接的正弦绕组、单双层混合绕组、低谐波不等匝绕组、分数槽绕组、单双层混合分数槽绕组和单双层低谐波绕组等。

Δ-Y混接的正弦绕组能有效削弱气隙空间谐波磁势,降低杂散损耗,同时具有较高的基波绕组系数,减少线圈实际匝数,能有效降低定子铜耗。单双层混合绕组实际上是双层叠绕组的变形,将双层叠绕组中的同相同槽上、下层线圈层间垫条去掉，合并为单层线圈,同槽不同相的上、下层线圈仍保持为双层槽,并按最短跨距将绕组连接起来,可以节约用铜量,实现电机平均效率的提升。

低谐波不等匝绕组是将槽内导体数量适当分配,使槽电流沿铁心表面按正弦规律分布,得到更接近于正弦形的磁势分布,降低绕组的相带谐波磁势。交流电机采用不等匝低谐波正弦绕组能够提高基波绕组系数，减少谐波含量,在提高电机效率的同时,电机降噪效果明显,经济效益明显,缺陷是绕组设计和绕制较困难。

上述绕组设计均能在一定程度上降低电机的损耗，减小绕组的谐波含量。但针对三层低谐波不等匝绕组的设计，目前研究的并不多，因此，本发明提供一种交流电机定子低谐波绕组的设计方法，采用三层不等匝组合同心式绕组设计，可实现降低绕组内的谐波磁势，达到降低损耗和提升电机性能的目的。

发明内容

本发明提出一种交流电机定子低谐波绕组设计方法，可降低交流电机磁势谐波，减小电机损耗，提升电机的效率。该设计方法采用三层不等匝组合同心式绕组设计，包括：主绕组设计、补偿绕组设计、主绕组和补偿绕组在槽内的对应关系及每相绕组在各槽内匝数的确定，每相绕组在不同匝数下占据所有定子槽。

主绕组采用单层同心式绕组结构，该主绕组产生矩形波磁动势；补偿绕组采用双层近槽同心式绕组结构，该补偿绕组产生局部矩形波磁动势，主绕组和补偿绕组合后产生阶梯波磁动势。使得电机的磁动势波形更为接近正弦波，进而降低了定子绕组的谐波含量，由于绕组采用的同心式绕组设计，也减少了绕组端部长度，在节省材料的同时，也降低了定子铜耗，提升了电机性能。

本发明采用的具体技术方案为：

一种交流电机定子低谐波绕组设计方法，

所述设计方法采用三层不等匝组合分布式绕组设计；

包括以下步骤：

S1：设计主绕组；

所述主绕组为：三层不等匝绕组中的第一层绕组；

S2：设计补偿绕组；

所述补偿绕组为：三层不等匝绕组的第二层绕组和第三层绕组；

S3：确定主绕组和补偿绕组在槽内的对应关系；

S4：确定每相绕组在各槽内的匝数。

在上述技术方案的基础上，所述设计方法采用同心式绕组设计。

在上述技术方案的基础上，每相绕组在不同匝数下占据所有定子槽。