同步电机定子槽口宽度对电机性能的影响

 　　北京电机修理厂文章：同步电机定子槽口宽度对电机性能的影响，一直以来就没有一个严格的界定。近日，西玛电机维修团队做了一个实验，对同步电机定子槽口宽度进行调整，来验证同步电机定子槽口宽度对电机性能的有什么样的影响。定子槽口宽度设定分别为２。５，４。０，６。０ｍｍ；直流母线Ｕｄ＝７００Ｖ，调 制 比Ｍ ＝０。４９，转 速ｎ＝４　３００ｒ／ｍｉｎ，载波频率ｆｃ＝５ｋＨｚ，电机保持轻负载。

10KV同步高压电机维修现场

　　重点分析各槽口尺寸下绕组电流波形及谐波含量，电机漏抗Ｌｍ，绕组电流有效值Ｉｒｍｓ，绕组电流基波有效值Ｉｆｕｎｄ＿ｒｍｓ，功率因素ｃｏｓφ，以及气隙磁密的变化。ｃｏｓφ通过基波电压与基波电流相位计算得到。
　　图１为槽口宽度２。５，６。０ｍｍ时，Ａ相绕组电流谐波成分图。
　　可以看出，由于采用ＰＷＭ供电，高直流母线电压导致绕组电流中纹波电流大，高次谐波成分高。
　　傅里叶分析结果表明，绕组电流中４５，４７次谐波含量最高，其次为２１和２５次谐波。
　　而槽口宽度的减小，可使此４次谐波幅值都有所减小，对其他各次谐波影响较小；４５次谐波幅值由５５Ａ减小为４５Ａ，２１次谐波则由４７Ａ减小为４０Ａ。
　　随着槽口宽度的减小，电机的漏抗增大，Ｉｆｕｎｄ＿ｒｍｓ变化不大，而Ｉｒｍｓ明显减小，ｃｏｓφ也相应减小。
　　说明电机漏抗的增加，对绕组电流纹波电流起到了一定抑制作用，对绕组电流高次谐波分量起到了较好的滤波作用，其代价是使得电机功率因素下降，输出功率减小。
　　槽口宽度分别为２。５，４。０，６。０ｍｍ时，一对极下气隙磁密分别如图２所示。
　　综上所述，由于槽口宽度减小，电机漏抗增加，ＰＷＭ波引起的高次绕组谐波电流被较好过滤，使得气隙磁密高次谐波分量幅值明显减小，最终永磁体涡流损耗减小.
　　虽然电机漏抗的增加会导致功率因素下降，但是ＰＷＭ供电方式使得功率因素下降的部分可以通过提高输入电压补偿，因此为减小永磁体发热，电动汽车用永磁同步电机设计时可定子槽口宽度尽可能小或者使用磁性槽楔.
　　然而，槽口宽度的改变不仅影响绕组漏磁，其等效气隙宽度也会随之改变，交直轴反应电抗同样随之改变，从而影响电机的齿槽转矩及转矩特性等，对于此方面的研究将进一步深入并完善.
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