关键词:
分数槽集中绕组
感应电机
转子偏心
气隙磁密
不平衡磁拉力
摘要:
【目的】分数槽集中绕组(FSCW)感应电机在运行过程中会出现转子偏心问题,产生非主导极的气隙磁密,导致径向电磁力密度发生变化,进而产生使电机遭到损坏的不平衡磁拉力(UMP)。针对此问题,本文以一台定子15槽转子18槽且定转子均为FSCW的感应电机为研究对象,对电机的气隙磁密、径向电磁力密度和UMP进行了研究。【方法】首先,介绍了转子偏心产生的原因和带来的影响,并运用磁势-磁导法推导出了气隙磁密的表达式,分析了理想状态下和静偏心故障下气隙磁密的谐波组成;其次,通过Maxwell方程得到了径向电磁力密度和UMP的表达式;然后,利用Ansys-Maxwell对FSCW感应电机进行二维有限元建模分析;最后,采用定子闭槽的方法来优化气隙磁密,进而抑制UMP。【结果】电机转子偏心不但引入了电机在理想状态下运行时所没有的3的倍数次谐波,还改变了主波幅值,但谐波的频率不发生变化;电机发生静偏心故障时组成径向电磁力密度的谐波次数为在理想状态下运行时的谐波次数±1,且径向电磁力密度的幅值远大于理想状态;径向电磁力密度和UMP会随着偏心距离的增大而增大;相较于定子开槽,定子闭槽时电机的气隙磁密平均值减小,定子齿谐波含量大幅减小,UMP平均值下降了21.83%。【结论】转子偏心是产生UMP的主要原因。采用定子闭槽法,电机的气隙磁密得到优化,定子齿谐波含量减小从而使径向电磁力密度降低,最终电机的UMP也得到降低。