新上课程-Maxwell永磁电机分数槽绕组&退磁计算&扁线绕组仿真计算-第一章

     本次新上课程，主要涵盖三个主题：电枢磁场谐波次数/绕组系数（短距系数/分布系数）/谐波占比/对称条件/分相、永磁体退磁计算、3D电磁场计算/扁线绕组电磁计算。

• 第一章针对第一个主题展开

      对于整数槽绕组，对Maxwell永磁电机仿真计算精讲课程中的第二章内容进行了归纳和整理，并总结为一个公式：

式中，n为电枢磁场中的谐波次数，以工作基波为基准，k为整数，q取正负整数和0，当k为正整数时，表示该次谐波磁场与工作基波磁场的旋转方向相同，为负整数则表示该次谐波磁场与工作基波磁场的旋转方向相反。

      对于分数槽绕组，由于每极每相槽数为分数，如下式所示，其相带划分和分布系数的计算不同于整数槽绕组。

      课程对分数槽绕组的相带如何划分进行了详细讲解，并涉及到循环数序的概念及其使用，使用8p30s和14p102s两种极槽配合进行了实例讲解。下图所示14p102s的循环数序为3232322（不是唯一），依据该循环数序可写出三相对称绕组的排布：AAAZZBBBXXCCCYYAAZZZBBXXXCCYYYAAZZBBBXXCCCYYAAAZZBBXXXCCYYYAAZZZBBXXCCCYYAAAZZBBBXXCCYYYAAZZZBBXXXCCYY。

图1 14p102s循环数序

      在分数槽绕组的一个单元内，每相的60°相带内共有qe个互相间隔αe角度的电动势相量，αe=60°/qe，qe=bd+c，故其基波分布系数和短距系数为：

图2 分数槽绕组基波分布系数及短距计算公式

      对于一个给定的极槽配合数，难以从极数和槽数这两个数字上判断出该配合是否可以构成对称的三相绕组。第一章对分数槽绕组的对称条件进行了讲解，式①是三相绕组对称的基本条件，式②是其一种转化形式，也是一种常见且常用的形式，对于三相绕组，m=3，那么对称分数槽绕组的分母d就不能为3的倍数，换言之，如果分母d为3的倍数，那么就不可能构成对称的三相绕组。

图3 分数槽绕组三相对称条件

       此外，对称分数槽绕组可能得到的最多并联支路数为下式所示，实际的支路数a可以小于amax，但amax必须是a的整数倍。

图4 最多并联支路数

      第一章分别对分母d为奇数和偶数两种情况下的磁动势谐波次数进行了讲解，当d为偶数时，谐波次数如式③所示，当d为奇数时，谐波次数如式④所示，此外还对各次谐波相对于工作基波的转向进行了分析。

图5 磁动势谐波次数

      第一章最后对分数槽绕组的基波和谐波的绕组系数进行了总结，如下图所示，短距系数的计算公式与整数槽绕组相同，分布系数的计算有些复杂，下图所示的公式具有普适性。对于整数槽绕组而言，其相当于是分数槽绕组分母d=1的特例，因此下图公式同样适用于整数槽绕组分布系数的计算。

图6 分数槽绕组分布系数计算公式

       第一章中对d为偶数时的48p540s和12p/18s、d为奇数时的10p12s和56p456s、以及整数槽8p48s和6p54s的电枢磁场谐波次数、各次绕组系数、各次谐波幅值占比进行了计算，以此验证了第一章内容的正确性。