一种非常规绕组电机的单元电机选取方法及装置与流程

本申请涉及非常规绕组电机领域，尤指一种非常规绕组电机的单元电机选取方法及装置。

背景技术

根据电机理论，常规绕组接线电机可分为若干个单元电机，每个单元电机的定子磁动势和转子产生的气隙磁场谐波的次数、大小、空间分布是完全相同的，因此在分析电机性能时，常采用单元电机分析以节省计算时间，或在试制样机时，采用一个单元电机模拟真机的结构特点及其电磁性能。对于常规绕组接线的电机，单元电机的个数为极对数p与槽数z的最大公约数t，每一个单元电机有p/t对极和z/t个槽。

对于非常规绕组接线，如分数极路比绕组，其采用不等节距绕组接线，若仍按常规绕组单元电机的选取方法试制样机或性能仿真，不能反映实际绕组接线特点，因此需要研究反映实际绕组接线特点的非常规绕组接线电机的单元电机选取方法。

显然，现有单元电机选取方法针对的是常规绕组接线电机，但缺少非常规绕组接线单元电机选取方法。

技术实现要素：

为了克服现有技术中缺乏对非常规绕组接线单元电机选取的描述，本发明实施例提供一种非常规绕组电机的单元电机选取方法，所述方法包括：

获取真机的极对数、槽数及每极每相槽数；

根据所述真机的极对数确定一第一个数取值范围，在所述第一个数取值范围中随机选取一单元个数；

根据所述真机的每极每相槽数确定单元电机的每极每相槽数；及

根据所述单元个数、真机的极对数及真机的槽数，确定单元电机的极对数及单元电机的槽数。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据所述真机的每极每相槽数确定单元电机的每极每相槽数，包括：将所述真机的每极每相槽数赋值给所述单元电机的每极每相槽数。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据所述单元个数、真机的极对数及真机的槽数，确定单元电机的极对数及单元电机的槽数，包括：根据所述真机的极对数及槽数，生成所述真机的极对数与所述真机的槽数的最大公约数；根据所述真机的极对数与所述最大公约数的比值与所述单元个数的乘积，确定所述单元电机的极对数；根据所述真机的槽数与所述最大公约数的比值与所述单元个数的乘积，确定所述单元电机的槽数。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据所述真机的每极每相槽数确定单元电机的每极每相槽数，包括：根据所述真机的每极每相槽数确定一第二个数取值范围，利用所述第二个数取值范围确定一每极每相槽数个数。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据所述单元个数、真机的极对数及真机的槽数，确定单元电机的极对数及单元电机的槽数，包括：根据所述真机的极对数及槽数，生成所述真机的极对数与所述真机的槽数的最大公约数；根据所述真机的极对数与所述最大公约数的比值与所述单元个数的乘积，确定所述单元电机的极对数；根据所述比值、所述单元个数及所述每极每相槽数个数的乘积，确定所述单元电机的槽数。

本发明实施例提供一种非常规绕组电机的单元电机选取装置，所述装置包括：

获取单元，用于获取真机的极对数、槽数及每极每相槽数；

个数单元，用于根据所述真机的极对数确定一第一个数取值范围，在所述第一个数取值范围中随机选取一单元个数；

参数单元，用于根据所述真机的每极每相槽数确定单元电机的每极每相槽数；及

计算单元，用于根据所述单元个数、真机的极对数及真机的槽数，确定单元电机的极对数及单元电机的槽数。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据所述真机的每极每相槽数确定单元电机的每极每相槽数，包括：将所述真机的每极每相槽数赋值给所述单元电机的每极每相槽数。

可选的，在本发明一实施例中，所述计算单元包括：第一公约数模块，用于根据所述真机的极对数及槽数，生成所述真机的极对数与所述真机的槽数的最大公约数；第一极对数模块，用于根据所述真机的极对数与所述最大公约数的比值与所述单元个数的乘积，确定所述单元电机的极对数；第一槽数模块，用于根据所述真机的槽数与所述最大公约数的比值与所述单元个数的乘积，确定所述单元电机的槽数。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据所述真机的每极每相槽数确定单元电机的每极每相槽数，包括：根据所述真机的每极每相槽数确定一第二个数取值范围，利用所述第二个数取值范围确定一每极每相槽数个数。

可选的，在本发明一实施例中，所述计算单元包括：第二公约数模块，用于根据所述真机的极对数及槽数，生成所述真机的极对数与所述真机的槽数的最大公约数；第二极对数模块，用于根据所述真机的极对数与所述最大公约数的比值与所述单元个数的乘积，确定所述单元电机的极对数；第二槽数模块，用于根据所述比值、所述单元个数及所述每极每相槽数个数的乘积，确定所述单元电机的槽数。

本发明选取得到的非常规绕组接线电机的单元电机，既能够反映非常规绕组特殊接线特点，又能模拟真机电磁性能，为研究人员提供多种用于非常规绕组接线电机模型仿真或样机试制的单元电机选择方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种非常规绕组电机的单元电机选取方法的流程图；

图2a及图2b为本发明实施中常规绕组接线与非常规绕组接线区别示意图；

图3为本发明实施例中的真机定子三相绕组磁动势波形图；

图4a-图4d为本发明实施例1中单元电机①-④的定子三相绕组磁动势波形图；

图5为本发明实施例1中真机、单元电机①-④的单位电流产生的三相磁动势波形谐波含量对比图；

图6为本发明实施例2中真机、单元电机①-④的单位电流产生的三相磁动势波形谐波含量对比图；

图7为本发明实施例一种非常规绕组电机的单元电机选取装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种非常规绕组电机的单元电机选取方法及装置。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示为本发明实施例一种非常规绕组电机的单元电机选取方法的流程图，图中所示的方法包括：步骤s1，获取真机的极对数、槽数及每极每相槽数；

步骤s2，根据所述真机的极对数确定一第一个数取值范围，在所述第一个数取值范围中随机选取一单元个数；

步骤s3，根据所述真机的每极每相槽数确定单元电机的每极每相槽数；及

步骤s4，根据所述单元个数、真机的极对数及真机的槽数，确定单元电机的极对数及单元电机的槽数。

其中，非常规绕组为分数极路比绕组，即电机的极数与定子绕组并联支路数之比为分数。绕组接线特点是：某一相带绕组由两支路共享，并由此在端部产生斜并头套和短铜环等特殊接线形式。

在本实施例中，首先获取需要选取单元电机的非常规绕组电机(即真机)的极对数、槽数及每极每相槽数。根据获取的真机的极对数确定第一个数取值范围，其中，第一个数取值范围为真机的单元电机中所包含的单元个数的取值范围，单元个数可理解为非常规绕组电机的单元电机中所包含的单元(类似于常规绕组中的单元电机)数量。

其中，根据真机的每极每相槽数可以确定单元电机的每极每相槽数，根据真机的极对数与槽数、单元个数，可以确定单元电机的槽数及极对数。单元电机的每极每相槽数、极对数及槽数为主要参数，确定了主要参数后可以得到能模拟真机性能的单元电机。

作为本发明的一个实施例，根据真机的每极每相槽数确定单元电机的每极每相槽数，包括：将真机的每极每相槽数赋值给单元电机的每极每相槽数。其中，通过赋值，可使单元电机的每极每相槽数与真机的每极每相槽数相等。

在本实施例中，根据所述单元个数、真机的极对数及真机的槽数，确定单元电机的极对数及单元电机的槽数，包括：根据真机的极对数及槽数，生成所述真机的极对数与真机的槽数的最大公约数；根据真机的极对数与最大公约数的比值与单元个数的乘积，确定单元电机的极对数；根据真机的槽数与最大公约数的比值与单元个数的乘积，确定单元电机的槽数。

其中，若非常规绕组接线共享相带分属的两个支路的电流相同，即支路平衡非常规绕组接线，则存在常规绕组接线上能够完全模拟实际运行性能的单元电机，区别在于单元电机的单元个数的选择。真机极对数p与槽数z的最大公约数为t，每极每相槽数为q，并联支路数为a，若常规绕组接线，真机的每一个单元电机有p/t对极和z/t个槽。对于非常规绕组接线，为了充分反映接线特点，可选取相同条件下常规绕组接线对应的m个单元电机(单元个数为m)作为非常规绕组接线电机的单元电机，即单元电机有m*p/t对极，m*z/t个槽，每极每相槽数为q。m个单元电机须含共享相带以反映特殊接线特点。m取值满足：奇数，且1<m＜p。

作为本发明的一个实施例，根据真机的每极每相槽数确定单元电机的每极每相槽数，包括：根据真机的每极每相槽数确定一第二个数取值范围，利用第二个数取值范围确定一每极每相槽数个数。其中，第二个数取值范围为单元电机的每极每相槽数的取值范围。

在本实施例中，根据单元个数、真机的极对数及真机的槽数，确定单元电机的极对数及单元电机的槽数，包括：根据真机的极对数及槽数，生成真机的极对数与真机的槽数的最大公约数；根据真机的极对数与最大公约数的比值与单元个数的乘积，确定单元电机的极对数；根据比值、单元个数及每极每相槽数个数的乘积，确定单元电机的槽数。

其中，对于整数槽非常规绕组接线，为了进一步减少计算时间或减小试验样机空间，且能够充分反映真机接线特点，可以选用的单元电机参数为：m*p/t对极，k*2*m*p/t*6个槽，每极每相槽数为k*2，k＝1，2，…，且k<q/2，即第二个数取值范围。该方式选取得到的单元电机槽数和极对数少，其每极每相槽数少于或等于真机。每极每相槽数越接近真机，与真机在电磁性能方面越有可比性，因而选取的单元电机不能完全模拟电机实际运行性能，可称为近似单元电机。

上述两实施例中的单元电机参数确定的方式，在相同m值下，第二种参数确定方式选取的单元电机槽数小于第一种参数确定方式，样机尺寸小。因此，在条件有限的情况下，可选用第二种参数确定方式近似模拟真机。若非常规绕组接线共享相带分属的两个支路的电流不同，即支路不平衡非常规绕组接线，则不存在支路平衡非常规绕组接线能够完全模拟实际运行性能的单元电机，通过上述方法选择获得非常规绕组接线电机的单元电机都是近似单元电机。

实施例1，以极对数p＝7，槽数z＝252，并联支路数a＝4的真机为例，其每极每相槽数q＝6，极对数p与槽数z的最大公约数t＝7，通过节距选择连接成支路平衡非常规绕组接线。非常规绕组接线形式与常规绕组接线形式的区别如图2a及图2b所示，其中，如图2a所示为常规绕组接线图，图2b所示为非常规绕组接线图。选取该支路平衡非常规绕组接线电机4种单元电机方案进行分析。分别为：单元电机①与真机的每极每相槽数相同，m＝3，即极对数为3，槽数为108；单元电机②与真机的每极每相槽数相同，m＝5，即极对数为5，槽数为180；单元电机③每极每相槽数为2，m＝3，k＝1，即极对数为3，槽数为36；单元电机④每极每相槽数为4，m＝3，k＝2，即极对数为3，槽数为72。单元电机①、②按本发明上述第一种参数确定方式选取，单元电机③、④按本发明第二种参数确定方式选取。图3为真机定子三相绕组磁动势波形，图4a为单元电机①定子三相绕组磁动势波形，图4b为单元电机②定子三相绕组磁动势波形，图4c为单元电机③定子三相绕组磁动势波形，图4d为单元电机④定子三相绕组磁动势波形。真机、单元电机①、单元电机②、单元电机③、单元电机④的磁动势波形谐波畸变率分别为：7.19％、7.19％、7.19％、16.86％、9.43％，单位电流产生的三相磁动势谐波含量对比图参见图5。可见，对于支路平衡非常规绕组接线的单元电机方案，在相同的每极每相槽数下选择的单元电机，即按本发明第一种参数确定方式选取的单元电机①、单元电机②的电磁性能与真机相同，m值越小，单元电机的槽数越小，尺寸越小，空间越小。在相同m下，按本发明第二种参数确定方式选取的单元电机③、单元电机④都是近似单元电机，且每极每相槽数越接近真机，近似单元电机的电磁性能越接近真机。在相同m下，利用本发明第一种参数确定方式选取的单元电机①电磁性能较利用本发明第一种参数确定方式选取的单元电机③接近真机，但单元电机③较单元电机①槽数少。

实施例2，以极对数p＝7，槽数z＝252，并联支路数a＝4真机为例，其每极每相槽数q＝6，极对数p与槽数z的最大公约数t＝7，通过节距选择连接成支路不平衡非常规绕组接线。选取该支路不平衡非常规绕组接线电机4种单元电机方案进行分析。分别为：单元电机①与真机的每极每相槽数相同，m＝3，即极对数为3，槽数为108；单元电机②与真机的每极每相槽数相同，m＝5，即极对数为5，槽数为180；单元电机③每极每相槽数为2，m＝3，k＝1，即极对数为3，槽数为36；单元电机④每极每相槽数为4，m＝3，k＝2，即极对数为3，槽数为72。真机、单元电机①、单元电机②、单元电机③、单元电机④的磁动势波形谐波畸变率分别为：6.68％、6.68％、6.68％、15.34％、8.59％，支路间电势不平衡度分别为：0.22％、0.51％、0.31％、4.79％、1.16％，单位电流产生的三相磁动势谐波含量对比图见图6。可见，对于支路不平衡非常规绕组接线，按照本发明第一种参数确定方式选取的单元电机①、单元电机②和按照第二种参数确定方式选取的单元电机③、单元电机④都为近似单元电机，在相同每极每相槽数下，如单元电机①和单元电机②，极对数越接近真机，近似单元电机的电磁性能越接近真机，而m值越小，单元电机空间越小。在相同m下，如利用本发明第一种参数确定方式选取的单元电机①和单元电机③，单元电机③槽数少于单元电机①。在相同m下，如利用本发明第二种参数确定方式选取的单元电机③和单元电机④，每极每相槽数越接近真机，近似单元电机的电磁性能越接近真机。

综合本发明上述两个实施例，本发明第一种参数确定方式确定的单元电机相比于第二种参数确定方式更为接近真机性能。但在实际工程中，若空间有限，希望单元电机空间较小，那么根据本发明中第二种参数确定方式选取的单元电机相比于第一种参数确定方式空间更小。

通过本发明的单元电机选取方法，选取得到的非常规绕组接线电机的单元电机，既能够反映非常规绕组特殊接线特点，又能模拟真机电磁性能，为研究人员提供多种用于非常规绕组接线电机模型仿真或样机试制的单元电机选择方案。

如图7所示为本发明实施例一种非常规绕组电机的单元电机选取装置的结构示意图，图中所示装置包括：获取单元10，用于获取真机的极对数、槽数及每极每相槽数；

个数单元20，用于根据所述真机的极对数确定一第一个数取值范围，在所述第一个数取值范围中随机选取一单元个数；

参数单元30，用于根据所述真机的每极每相槽数确定单元电机的每极每相槽数；及

计算单元40，用于根据所述单元个数、真机的极对数及真机的槽数，确定单元电机的极对数及单元电机的槽数。

作为本发明的一个实施例，根据真机的每极每相槽数确定单元电机的每极每相槽数，包括：将真机的每极每相槽数赋值给单元电机的每极每相槽数。

在本实施例中，计算单元包括：第一公约数模块，用于根据真机的极对数及槽数，生成真机的极对数与真机的槽数的最大公约数；第一极对数模块，用于根据真机的极对数与最大公约数的比值与单元个数的乘积，确定单元电机的极对数；第一槽数模块，用于根据真机的槽数与最大公约数的比值与单元个数的乘积，确定单元电机的槽数。

作为本发明的一个实施例，根据真机的每极每相槽数确定单元电机的每极每相槽数，包括：根据真机的每极每相槽数确定一第二个数取值范围，利用第二个数取值范围确定一每极每相槽数个数。

在本实施例中，计算单元包括：第二公约数模块，用于根据真机的极对数及槽数，生成真机的极对数与所述真机的槽数的最大公约数；第二极对数模块，用于根据真机的极对数与最大公约数的比值与单元个数的乘积，确定单元电机的极对数；第二槽数模块，用于根据比值、单元个数及每极每相槽数个数的乘积，确定单元电机的槽数。

基于与上述一种非常规绕组电机的单元电机选取方法相同的申请构思，本发明还提供了上述一种非常规绕组电机的单元电机选取装置。由于该非常规绕组电机的单元电机选取装置解决问题的原理与一种非常规绕组电机的单元电机选取方法相似，因此该非常规绕组电机的单元电机选取装置的实施可以参见一种非常规绕组电机的单元电机选取方法的实施，重复之处不再赘述。

通过本发明的单元电机选取装置，选取得到的非常规绕组接线电机的单元电机，既能够反映非常规绕组特殊接线特点，又能模拟真机电磁性能，为研究人员提供多种用于非常规绕组接线电机模型仿真或样机试制的单元电机选择方案。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，比如rom/ram、磁碟、光盘等。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。