新型电机的环绕预设和抗测算研讨

　　提出了分裂线圈法变极方案，通过对部分线圈分裂并换相，使得相绕组支路不平衡
度大大减小，绕组利用率得到有效提高，从而提高了电机性能，而且线圈节距选择灵活
度高，变极前后容易取得恰当磁密比。关于感应电机转子槽漏抗的计算，前人已经作了很
多工作，虽然计算中都考虑了载流导体的集肤效应，但多数文献是以单个转子槽为基准 ，
进而算出一相槽漏抗。由于电机的实际磁场中，各转子槽磁密分布并不相同，各槽口涡流
不相同，各槽槽漏抗不相同，因此，通过计算一个转子槽漏抗来推算出的一相转子槽漏
抗的方法不够精确。　　本文以一台采用分裂线圈法换相变极电机 YD132M - 4 /6- 5 5kW
为例，给出了线圈分裂比的确定方法，采用正弦时变有限元法对其涡流场进行了计算，
并且利用能量法计算了不同负载时和起动时对称极间区（相邻 N 极和 S 极的各一半组成
的 180 电角度区域）转子各槽的槽漏抗，近似算出转子槽漏抗，得出转子槽漏抗随负载
变化的规律。
　　2 绕组排列方法和线圈分裂
　　2 1 YD132M - 4 /6 分裂线圈法变极绕组排列
　　本文以 YD132M - 4 /6 变极电机为例，说明采用分裂线圈法变极的绕组排列过程。该
电机定子槽数 Z 1 = 36，转子槽数 Z 2 = 33，变极前为 6 极，变极后为 4 极，定子绕组采
用双层叠绕。
　　2 2 线圈分裂比 K C 的确定
　　由于 6 极各相支路平衡，支路无环流，且变极后三相绕组排列情况相同，这里仅分
析变极后 A 相 L、M 和 N 三支路间感应电势平衡条件下，线圈分裂比 K C 的确定方法。
　　以上从理论上论证了，如能实现线圈分裂比为 2cos20 ，则无论电机处于变极前或变
极后情况下，这种方法所用 3Y /3Y 连接均会使电机处于三相绕组严格对称相支路间没有
环流的理想状态。本文对采用分裂线圈法的 YD132- 4 /6 变极电机在线圈分裂比为 2cos20
时的绕组系数和采用传统变极方案一不计及支路 D、E、F 和 G、H、J 与计及 D、E、F 和
G、H、J 时的绕组系数分别进行了计算可看出 YD132- 4/6- 5 5kW 变极电机采用分裂线圈法

 

的换相变极方案， 6 极时绕组利用率得到提高。
　　2 3 相绕组支路不平衡度计算
　　3 新型多星型换相变极电机的有限元分析
　　3 1 求解涡流场数学模型
　　鉴于分裂线圈法 3Y /3Y 换相变极电机定子绕组的特殊性，以电机的整个横截面作为
求解区域所示。为计算方便，作以下假设：电机横截面内的电磁场按二维场处理，铁心外
圆的散磁忽略不计；定子导体和铁心中集肤效应忽略不计；场域中各场量随时间按正弦
变化。
　　3 2 定子电流的计算
　　电机的定子电流可通过迭代的方法计算，迭代方程为：U = I（R + jX   

） + E  

（ 6）式

 

中： U

 

为定子端电压； R

 

为定子电阻和归算到定子侧的转子端部电阻； X 为定子端部和

 

归算到定子侧的转子端部漏抗； E 为感应电势。感应电势 E 的计算为 E = j L ef 2aK f i= 
1（- A i N i）在上述计算过程中，计算定子电流首先必须对涡流场进行求解。
　　3 3 转子槽漏抗计算
　　3 3 1 单个转子槽的槽漏抗计算
　　在用上述方法算得电磁场后，电机（变频电机车的优势与应用）转子第 i 个槽的槽
漏电感可由下式获得。
　　3 3 2 考虑磁场分布的转子槽漏抗计算