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多相圈式绕组电机的定子端部漏感计算

史振宇;吴旭升;高嵬;李宗阳

【摘要】Thepaperestablishesaspacemodelforthecircularitywinding

induction.BasedonBiot-Savart＇slaw,thepaperanalyzestheexpressions

ofthemultiphaseinductionstatorharmonicleakageinductancesthrough

dismemberedtheend-windingarea.BytheperformedMatlabprogram,the

mutualinductanceintheend-windinginstatorwindingsis

calculated.Phaseleakageinductancesofstatorwithdifferentshort-

distancecoefficientarecalculated,analyzedandtestified.%建立了圈式绕组

感应电机定子端部的空间模型。以Biot-Savart定律为基础,通过剖分线圈的端部

面积,推导了定子绕组为圈式时的多相电机的端部互漏感计算公式。利用Matlab

编写了相应的计算程序,计算出了某型样机的定子线圈端部互电感。结合回路电流

分析法,计算了样机在不同短距系数下的定子相漏感,并对计算结果进行了分析与验

证。

【期刊名称】《电工技术学报》

【年(卷),期】2012(027)001

【总页数】5页(P119-123)

【关键词】圈式绕组;Biot-Savart定律;端部漏感

【作者】史振宇;吴旭升;高嵬;李宗阳

【作者单位】海军驻438厂军事代表室,武汉430033海军工程大学电气与信息工

程学院,武汉430033;海军工程大学电气与信息工程学院,武汉430033;海军工程大

学电气与信息工程学院,武汉430033;92418部队,杭州311203

【正文语种】中文

【中图分类】TM464

1引言

端部漏感的计算结果不但影响电机瞬态和超瞬态参数的分析精度，还会影响电机电

磁场的二维分析结果的可靠性。然而定子端部漏感的传统算法存在着依赖经验公式

和不能用于计算多相电机的缺陷，精度较高的三维电磁场解法也有建模复杂且计算

时间较长的不足[1-3]。在引入气隙电流与镜像电流的情况下，文献[4-6]通过将电

流源分段后，叠加计算各小段电流效果的算法计算了多相电机端部漏感。这种离散

的处理方式虽然能较好地改善传统算法与电磁场解法的不足之处，但算法本身是在

汽轮机的条式绕组[4-7]基础上进行的，其模型本身与圈式绕组存在较大差别，直

接用来计算圈式绕组的定子端部漏感必然会有误差。本文通过建立圈式绕组线圈端

部的空间模型，研究了多相电机的定子端部漏感计算方法。

2端部漏感建模与计算

2.1端部线圈建模

根据绕线式异步电机的端部特性，可将线圈端部分为两条直线段与一条空间曲线段，

该曲线是母线平行于轴线的一条渐开面与母线平行于定子铁心端面且开口向下的抛

物面的交线。综上，可以得到图1所示的定子端部在直角坐标系xyz内的简图。

坐标系原点位于定子铁心端面中心处，xOy平面与定子铁心端面重合，z轴正方向

沿轴向从原点指向外，x轴正方向从原点指向一号槽的中点。线圈与定子铁心交点

分别取在对应槽上、下层边的中点，其到原点的距离分别为RA与RD。

图1电机端部的模型简图Fig.1Diagramofmotorend-winding

2.2电流源的分段

在引入镜像电流与气隙电流后可将任一通电线圈端部的作用分为八个部分，分别对

应空间的八个电流段。各电流段及其编号依次为:线圈端部电流段AB、BC与CD

及其镜像电流段BA、CB、DC，编号依次为为1～6；气隙电流及其镜像在

线圈内部的AD段与线圈外部的AD段，编号为7、8。各电流段中的电流方向如

图2所示。

图2线圈端部各电流段电流方向Fig.2Sketchmapofeverycurrentpart

directionsincoilends

在假设电机铁心磁导率为无穷大，并忽略齿槽效应条件下，得到第m段的电流为

2.3线圈端部面积剖分

利用数值方法计算图1中1号线圈端部在2号线圈端部面积内产生的磁链时需要