一种采用星-五角星接法五相电机电枢磁动势计算方法

1.本发明涉及单层绕组和双层绕组五相电机领域，特别是一种采用星-五角星接法五相电机的电枢磁动势计算方法。


背景技术：

2.随着电机技术的快速发展，对电机稳定性的要求越来越高，尤其是军事装备的驱动装置，多相电机得到了快速的发展,多相电机具备可靠性高，结构简单，易于维修等优势，如今成为大容量电机的首选,与传统三相异步电机相比，五相电机具备更多优点，尤其是在容错方面，五相电机具备更多的电机相数，五相电机具有更多的相数冗余，控制性能得到进一步提升,当某相发生故障时，五相电机可以通过控制电路调解，电机依旧可以负载运行,五相电机比三相电机相数多，绕组相数的增加可以减小绕组的相间过渡，因此五相电机谐波减少，幅值减小,电机的铁耗得到降低，电机的电磁转矩得到改善，降低了电机的噪声和震动，具有良好的环保价值。采用星-五角星绕组接法相比单一星形绕组接法和五角星绕组接法消除了9次、11次谐波，通过星-五角星绕组接法电枢磁动势计算可以得到验证。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种采用星-五角星接法五相电机电枢磁动势计算方法，本发明通过改变电枢绕组的连接方式，对采用给定匝数比、相差机械角度的定子绕组五相电机，可以消除电枢磁动势中低次谐波，进而降低铁心损耗，提高电机使用效率。
4.本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：。
5.一种采用星-五角星接法五相电机电枢磁动势计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、对采用星-五角星接法的五相电机，将每相电枢绕组分成星形部分绕组和五角星部分绕组；步骤2、取单相绕组电枢绕组总匝数为ns＝n
star
n
pentacle
，其中n
star
、n
pentacle
分别为星形部分绕组匝数和五角星部分绕组匝数；步骤3、为保证星形部分绕组和五角星部分绕组产生大小相同的磁动势，依据等安匝定律可知，两种绕组电压、电流、匝数关系为：式中，m为调制比；ws为角速度；v
dc
为每相线电压。步骤4、由于电流波形非正弦，分别对每相绕组电流进行傅里叶分解，星形绕组每相电流为：
步骤5、结合星-五角星接法中电枢绕组电流的相位、幅值关系，得到五相电机星形部分绕组磁动势为：五角星部分绕组电枢磁动势为：式中ν为空间谐波次数，μ为时间谐波次数，θ
α
为五角星绕组和星形绕组在空间排列上相差的机械角度，f
μν
为磁动势幅值，w为电流频率，t为时间。步骤6、星形部分绕组和五角星部分绕组磁动势和为：
6.本发明有益效果：通过改变绕组连接方式，可以抑制电枢磁动势中的低次谐波，降低电机损耗，提高电机效率，增加电机使用安全性。
附图说明
7.图1为本发明星-五角星绕组连接图。
具体实施方式
8.下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
9.本发明所述的实施例仅是针对采用星-五角星接法单层绕组五相电机，而本发明也可应用到采用星-五边形绕组接法的五相电机中。
10.实施例1。
11.对采用星-五角星接法的多相电机，将每相电枢绕组分成星形部分绕组和五角星部分绕组。
12.取单相绕组电枢绕组总匝数为ns＝n
star
n
pentacle
，其中n
star
、n
pentacle
分别为星形部分绕组匝数和五角星部分绕组匝数。
13.为保证星形部分绕组和五角星部分绕组产生大小相同的磁动势，依据等安匝定律可知，两种绕组电压、电流、匝数关系为：。
[0014][0015]
式中，m为调制比；ws为角速度；v
dc
为每相线电压。
[0016]
由于电流波形非正弦，分别对每相绕组电流进行傅里叶分解，星形绕组每相电流为：
[0017][0018]
结合星-五角星接法中电枢绕组电流的相位、幅值关系，得到五相电机星形部分绕组磁动势为：
[0019][0020]
五角星部分绕组电枢磁动势为：
[0021][0022]
式中ν为空间谐波次数，μ为时间谐波次数，θ
α
为五角星绕组和星形绕组在空间排列上相差的机械角度，f
μν
为磁动势幅值，w为电流频率，t为时间。
[0023]
星形部分绕组和五角星部分绕组磁动势和为：
[0024][0025]
这里以本发明的实施例为中心，详细介绍了本方法的具体计算过程。所描述的计算流程或某些特征的具体体现，应当理解为本说明书仅仅是针对给出实施例的电机来描述本发明，实际上对于五相电机电枢磁动势分析时某些细节上会有所变化，这些变化应该属于本发明范围内。


技术特征：
1.一种采用星-五角星接法五相电机电枢磁动势计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、对采用星-五角星接法的五相电机，将每相绕组分成星形部分绕组和五角星部分绕组；步骤2、取单相电枢绕组总匝数为n
s
＝n
star
n
pentacle
，其中n
star
、n
pentacle
分别为星形部分绕组匝数和五角星部分绕组匝数；步骤3、为保证星形部分绕组和五角星部分绕组产生大小相同的磁动势，依据等安匝定律可知，两种绕组电压、电流、匝数关系为：式中，m为调制比；w
s
为角速度；v
dc
为每相线电压。步骤4、由于电流波形非正弦，分别对每相绕组电流进行傅里叶分解，星形绕组每相电流为：步骤5、结合星-五角星接法中电枢绕组电流的相位、幅值关系，得到五相电机星形部分绕组磁动势为：五角星部分绕组磁动势为：式中ν为空间谐波次数，μ为时间谐波次数，θ
α
为五角星绕组和星形绕组在空间排列上相
差的机械角度，f
μν
为磁动势幅值，w为电流频率，t为时间。步骤6、星形部分绕组和五角星部分绕组磁动势和为：2.根据权力要求1所述的一种采用星-五角星接法五相电机电枢磁动势计算方法，其特征在于：星-五角星绕组连接方法相比单一星形绕组和五角星绕组，消除了9次、11次谐波。

技术总结
本发明公开一种采用星-五角星接法五相电机电枢磁动势计算方法，涉及单层绕组和双层绕组五相电机电枢磁动势计算领域，包括：将单相电枢绕组分成星形部分绕组和五角星部分绕组，计算步骤包括：星形部分绕组磁动势计算、五角星部分绕组磁动势计算、合成磁动势计算。本方法能准确计算出采用星-五角星接法的五相感应电机的电枢磁动势。进一步分析星-五角星绕组相比单一星形绕组和五角星绕组在电枢磁动势方面消除了那些高次谐波磁动势。进一步对电机损耗、震动等特性进行分析。震动等特性进行分析。震动等特性进行分析。


技术研发人员：夏云彦 陈志成 邵远亮 连如博
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2022.03.22
技术公布日：2022/5/10