五相异步电动机相带方案磁势谐波分析及绕组排列与优化

作     者：宋勃奇 

作者单位：哈尔滨理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：夏云彦

授予年度：2023年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：五相异步电动机 分布系数 谐波含量 低谐波绕组 相带 

摘      要：由于多相电机具有低压大功率驱动等优点,在电动汽车以及航空航天等领域,大大提高了运行可靠性。五相异步电动机作为相数相对较少的多相电机,可以降低成本,易于控制。在五相异步电动机中,绕组是实现机电能量转换的关键。本文通过对五相绕组的相带方案进行磁势谐波分析,根据基波分布系数与谐波含量,来为一台15k W的五相异步电动机进行绕组排列。而后,对样机进行低谐波绕组的设计与分析以实现优化。首先,对五相绕组的相带方案进行磁势谐波分析。采用槽号相位图法,对每极每相槽数的分母D分别为奇数与偶数时的相带方案进行谐波分析,包括推导36度相带绕组、72度相带绕组以及大小相带绕组的分布系数与谐波含量。其次,对样机进行绕组排列。根据上述推导所得,基于五相合成磁势谐波含量说明样机选取整数槽绕组的原因,找到可使样机基波分布系数较大且五相合成磁势谐波含量较少的相带方案来进行槽号分配。而后,基于五相合成基波磁势的正、负序分量幅值来证明槽号分配的合理性,并对样机进行有限元仿真分析,检验磁力线分布等仿真结果的合理性。最后,对样机进行低谐波绕组的设计与分析以实现优化。从低谐波绕组的原理入手,对其进行谐波分析,选出适合样机的匝数比以削弱磁势谐波。而后,算出线圈的平均半匝长与原绕组进行比较并计算节距漏抗系数。接下来通过仿真将两种绕组进行对比,检验优化效果。