CN115276492B - 槽号相位图画法、绕组分相方法及线圈短路模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种槽号相位图画法、绕组分相方法及线圈短路模拟方法，设分数槽电机由t个单元电机组成，t为分数槽电机的定子槽数和极对数的最大公约数；设单元电机的定子槽数为Z₀及极对数为p₀；构建一个定子槽数为Z₁、极对数为p₁的虚拟单元电机，其参数Z₁与p₁的最大公约数为1，其所有定子槽参与绕组分相，且其绕组槽号相位排布重复t₁次即得到整个分数槽电机的槽号相位图；确定虚拟单元电机与单元电机两者参数间的函数关系，由上述函数关系计算虚拟单元电机的定子槽数Z₁、极对数p₁及绕组槽号相位排布重复次数t₁。本发明可反映整个电机绕组连接规律中不可重复的最小单元，解决了无法采用单元电机为奇数槽进行电机分相的问题。

Description

槽号相位图画法、绕组分相方法及线圈短路模拟方法

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种槽号相位图画法、绕组分相方法及线圈短 路模拟方法。

背景技术

目前，在多极低速同步电机中，分数槽绕组结构可以有效减小空载电动势的高次谐 波，具有良好的电磁性能，尤其对于节距为1的分数槽集中绕组永磁同步电机具有齿槽转矩低、电机效率高等优点，因而分数槽绕组结构被广泛使用。

在分数槽电机长期运行过程中，由于定子绕组的绝缘劣化，可能引起如相间短路等 定子绕组故障。针对相间短路故障样机，一方面要保证所制作的样机可以通过定子绕组引出线的不同连接来模拟不同的绕组故障状态，另一方面还要解决由于多加了引出线而导致正常无故障运行时定子三相绕组不平衡的问题，即通过合理选择引出线所在的位置来尽可能保证定子三相绕组阻抗平衡，从而使样机更符合实际电机的运行情况。样机的 短路点引出线布置方案可以通过绕组展开图确定，然而分数槽绕组的每极每相槽数非整 数，绕组的连接规律相对复杂，对于多槽数多极数的电机，绕组展开图不容易绘制。

绕组展开图根据绕组分相结果绘制，多槽数和极数的分数槽绕组相带划分复杂，一 般以单元电机为对象来简化绕组分析过程。通常使用槽电势星形图对电机绕组进行分相， 槽电势星形图可以直观反映电机磁势的矢量关系，但分数槽绕组的槽电势星形图的矢量 号码往往交错，在槽数较多情况下不易确定绕组间的连接规律。为弥补这一缺点，有学者应用槽号相位图对绕组进行分相，该方法容易获得矢量间的相位关系和绕组的连接顺序，但适用于双层绕组；有学者提出循环数序法进行绕组分相，该方法可以清楚列出绕 组排序规律，但对于双层绕组和单层绕组没有统一的使用规则，且循环数的计算过程相 对繁琐。因而，现有的绕组分相方法不利于分析相间短路时样机制作过程中的绕组线圈 短路点位置的设置。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种槽号相位图画法、绕组分相方 法及线圈短路模拟方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种槽号相位图画 法，设分数槽电机由t个单元电机组成，t为分数槽电机的定子槽数和极对数的最大公约数；设单元电机的定子槽数为Z₀及极对数为p₀；

构建一个定子槽数为Z₁、极对数为p₁的虚拟单元电机，其参数Z₁与p₁的最大公约数为1，其所有定子槽参与绕组分相，且其绕组槽号相位排布重复t₁次即得到整个分数 槽电机的槽号相位图；虚拟单元电机与单元电机两者参数间的函数关系如下：

由上述函数关系计算虚拟单元电机的定子槽数Z₁、极对数p₁及绕组槽号相位排布重 复次数t₁。

进一步地，将相邻两槽号在槽号相位图横向位移的格数定义为相邻槽间隔Q_sp，根据 构建的虚拟单元电机的极槽配合，确定槽号相位图中列数Q和相邻槽间隔Q_sp，其中Q 为6的整数倍；

绘制一张kp₁行Q列的表格，每行横跨360°电角度，电机绕组采用60°相带时k＝2，电机绕组采用120°相带时k＝1；当k为1或2时，第1至第p₁行上的槽号均为正值，从 第一行第一格开始，每向右移位Q_sp个小格填充一个正槽号，且槽号编号递增；当k为2 时，从p₁+1行第Q/2格开始，每向右移位Q_sp个小格填充一个负槽号，且槽号编号递增； 槽号为正值表示线圈顺接，槽号为负值表示线圈反接。

进一步地，虚拟单元电机的定子槽数Z₁、极对数p₁与对应槽号相位图的相邻槽间隔Q_sp、列数Q满足如下函数关系：

由上述函数关系计算槽号相位图中列数Q和相邻槽间隔Q_sp。

本发明还提供了一种绕组分相方法，利用上述的槽号相位图画法绘制槽号相位图， 沿着表格行的方向将绘制的槽号相位图均分为6个区块，每个区块包括kp₁行和Q/6列个 小格，从左数第1、3、5区块对应代表A-X、B-Y、C-Z相带；从左数第2、4、6区块对 应代表Z-C、X-A、Y-B相带，取出每个相带内的槽号即可获得UVW三相绕组线圈上层 边所处的槽号，若为单层绕组结构，则这些虚拟单元电机的槽号对应了原电机中奇数槽 槽号，原电机偶数槽与奇数槽相带一致，但槽内导体流经方向与奇数槽导体流经方向相 反。

本发明还提供了一种线圈短路模拟方法，利用上述的绕组分相方法，通过短接不同 的定子绕组引出线来模拟不同的绕组线圈短路故障状态。

进一步地，该方法包括如下步骤：

步骤一：确定线圈数量，并对线圈进行编号，以获取每个线圈的位置信息；

步骤二：确定模拟发生相间短路的两个线圈位置；

步骤三：确定模拟线圈短路故障的短路线圈及对应的线圈引出点位置。

进一步地，步骤一中，将A-X相带或B-Y相带或C-Z相带中有槽号的行数总数为作为极相组数N_g，将同一极相组内线圈串联个数N_c作为极相组内线圈数；首先确定绕组的 第一个线圈上层边所处槽号，再以该线圈所在的极相组作为起始组编号为1，按顺序依次 编号直至N_g；然后依次对极相组内线圈进行编号直至N_c；将每个线圈的位置信息用Ph_ng,nc表示，其中Ph表示U相、V相或W相，ng∈N_g表示极相组号，nc∈N_c表示极相组内的 线圈号。

进一步地，步骤二中，模拟相间短路发生在E、F两相之间，E、F表示UVW三相 中的任意顺相序排列的两相，设E_p,q表示E相的第p个极相组内第q个线圈；设E_p,q的 上层边对应槽号为S_i,p,q，设E_p,q的下层边对应槽号为S_j,p,q；从p＝1，q＝1开始遍历S_j,p,q， 确认槽号S_j,p,q是否位于F相的相带内；若槽号S_j,p,q位于F相的相带内，设F相绕组中上 层边对应槽号S_j,p,q的线圈为F_m,n，设置F_m,n作为F相绕组中的模拟短路线圈；设置F_m,n上层边对应槽号内的下层边线圈作为E相的模拟短路线圈。

进一步地，在由步骤二中确定模拟相间短路的两个线圈的第一匝端部均设置引出点。

本发明具有的优点和积极效果是：

(1)本发明提出的虚拟单元电机可以反映整个电机绕组连接规律中不可重复的最小 单元，解决了原单元电机概念无法用于单元电机为奇数槽情况的电机分相问题。

(2)本发明基于虚拟单元电机的极槽配合，给出了适用于分数槽电机单、双层绕组的槽号相位图的列数计算公式，将槽号相位图方向方法推广至对单层绕组的分相。

(3)本发明利用改进的槽号相位图其相带划分清晰、槽号表示连续的特点，可直接搜索相间短路故障时故障线圈的位置，可快捷高效地获取短路线圈及引出点的设置方案，而无需绘制繁杂的三相绕组展开图。

附图说明

图1是本发明绕组分相和短路线圈设置方法的流程图。

图2是本发明对应实施例1的槽号相位图。

图3是本发明对应实施例2的双层绕组槽号相位图。

图4是本发明对应实施例3的偶数槽单层绕组槽号相位图。

图5是本发明对应实施例4的奇数槽单层绕组槽号相位图。

图6是本发明对应实施例2的三相绕组电压相量图。

图7是本发明对应实施例3的三相绕组电压相量图。

图8是本发明对应实施例4的三相绕组电压相量图。

图中：U_phU表示虚拟单元电机U相线圈的电压合成相量；U_phV表示虚拟单元电机V 相线圈的电压合成相量；U_phW表示虚拟单元电机W相线圈的电压合成相量；Ph_ng,nc表示 每个线圈的位置信息，其中Ph表示U相、V相或W相，N_g表示电机的极相组数量， N_c表示属于同一个极相组的线圈数量。相应地，U_ng1,nc1表示U相第ng1个极相组下第nc1 个线圈，U_ng2,nc2表示V相第ng2个极相组下第nc2个线圈。ng1、ng2∈N_g表示极相组号， nc1、nc2∈N_c表示极相组内的线圈号。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参见图1至图8，一种槽号相位图画法，设分数槽电机由t个单元电机组成，t为分数槽电机的定子槽数和极对数的最大公约数；设单元电机的定子槽数为Z₀及极对数为p₀；

构建一个定子槽数为Z₁、极对数为p₁的虚拟单元电机，其参数Z₁与p₁的最大公约数为1，其所有定子槽参与绕组分相，且其绕组槽号相位排布重复t₁次即得到整个分数 槽电机的槽号相位图；虚拟单元电机与单元电机两者参数间的函数关系如下：

由上述函数关系计算虚拟单元电机的定子槽数Z₁、极对数p₁及绕组槽号相位排布重 复次数t₁。

优选地，可将相邻两槽号在槽号相位图横向位移的格数定义为相邻槽间隔Q_sp，可根 据构建的虚拟单元电机的极槽配合，确定槽号相位图中列数Q和相邻槽间隔Q_sp，其中Q为6的整数倍；

可绘制一张kp₁行Q列的表格，每行横跨360°电角度，电机绕组采用60°相带时k＝2， 电机绕组采用120°相带时k＝1；当k为1或2时，第1至第p₁行上的槽号可均为正值， 可从第一行第一格开始，每向右移位Q_sp个小格填充一个正槽号，且槽号编号递增；当k 为2时，可从p₁+1行第Q/2格开始，每向右移位Q_sp个小格填充一个负槽号，且槽号编 号递增；槽号为正值表示线圈顺接，槽号为负值表示线圈反接。

优选地，虚拟单元电机的定子槽数Z₁、极对数p₁与对应槽号相位图的相邻槽间隔Q_sp、列数Q可满足如下函数关系：

可由上述函数关系计算槽号相位图中列数Q和相邻槽间隔Q_sp。

本发明还提供了一种绕组分相方法，利用上述的槽号相位图画法绘制槽号相位图， 沿着表格行的方向将绘制的槽号相位图均分为6个区块，每个区块包括kp₁行和Q/6列个 小格，从左数第1、3、5区块对应代表A-X、B-Y、C-Z相带；从左数第2、4、6区块对 应代表Z-C、X-A、Y-B相带，取出每个相带内的槽号即可获得UVW三相绕组线圈上层 边所处的槽号，若为单层绕组结构，则这些虚拟单元电机的槽号对应了原电机中奇数槽 槽号，原电机偶数槽与奇数槽相带一致，但槽内导体流经方向与奇数槽导体流经方向相 反。

本发明还提供了一种线圈短路模拟方法，利用上述的绕组分相方法，通过短接不同 的定子绕组引出线来模拟不同的绕组线圈短路故障状态。

优选地，该方法可包括如下步骤：

步骤一：确定线圈数量，并对线圈进行编号，以获取每个线圈的位置信息；

步骤二：确定模拟发生相间短路的两个线圈位置；

步骤三：确定模拟线圈短路故障的短路线圈及对应的线圈引出点位置。

优选地，步骤一中，可将A-X相带或B-Y相带或C-Z相带中有槽号的行数总数为作为极相组数N_g，可将同一极相组内线圈串联个数N_c作为极相组内线圈数；可首先确定绕 组的第一个线圈上层边所处槽号，再以该线圈所在的极相组作为起始组编号为1，按顺序 依次编号直至N_g；然后依次对极相组内线圈进行编号直至N_c；可将每个线圈的位置信息 用Ph_ng,nc表示，其中Ph表示U相、V相或W相，ng∈N_g表示极相组号，nc∈N_c表示极 相组内的线圈号。

优选地，步骤二中，可模拟相间短路发生在E、F两相之间，E、F可表示UVW三 相中的任意顺相序排列的两相，可设E_p,q表示E相的第p个极相组内第q个线圈；可设 E_p,q的上层边对应槽号为S_i,p,q，可设E_p,q的下层边对应槽号为S_j,p,q；可从p＝1，q＝1开始 遍历S_j,p,q，确认槽号S_j,p,q是否位于F相的相带内；若槽号S_j,p,q位于F相的相带内，可设 F相绕组中上层边对应槽号S_j,p,q的线圈为F_m,n，可设置F_m,n作为F相绕组中的模拟短路 线圈；可设置F_m,n上层边对应槽号内的下层边线圈作为E相的模拟短路线圈。

优选地，可在由步骤二中确定模拟相间短路的两个线圈的第一匝端部均设置引出点。

下面以本发明的一个优选实施例来进一步说明本发明的工作流程及工作原理：

本发明提出一种槽号相位图画法、绕组分相方法及线圈短路模拟方法，通过引入虚 拟单元电机的概念将槽号相位图推广至单层绕组的分相中，并利用槽号相位图直接定位 需要进行短路设置的线圈，避免绘制绕组展开图这一繁琐步骤，本发明一种槽号相位图画法、绕组分相方法及线圈短路模拟方法基本流程如图1所示。

一、绘制槽号相位图。

以单元电机作为绕组分析对象，所谓单元电机,就是极对数P与槽数Z的最大公约数 为t＝1的电机，设电机由若干个单元电机组成，设t为电机定子槽数Z和电机极对数p 的最大公约数，则满足关系：

此时，t为单元电机的个数，重复t次单元电机的绕组分布规律即可得到整个电机的 绕组分布规律。集中式绕组中可采用单层绕组结构，若单层绕组的单元电机其定子槽数Z₀为偶数，则有Z₀/2个定子槽参与绕组分相；若单层绕组单元电机的定子槽数为奇数， 则应以两个单元作为绕组的最小分析对象，此时有Z₀个定子槽参与绕组分相。

绘制槽号相位图的实施步骤如下：

步骤A1，构建虚拟单元电机。

本发明构建一个Z₁槽p₁对极的虚拟单元电机，其极槽数之间的最大公约数为1，所有定子槽参与绕组分相，且重复t₁次虚拟单元电机的绕组连接规律即可得到整个电机的绕组连接规律。

根据单元电机的极槽配合可得：

步骤A2，计算槽号相位图中列数Q和相邻槽间隔Q_sp。

槽号相位图由一张2p₁行Q列的表格组成，每个横行横跨360°电角度，且前p行上的槽号都为正值，后p行上的槽号都为负值。槽号正值表示在线圈连接过程线圈由上层 边进下层边出，即为线圈顺接；槽号负值则表示线圈反接。绕组分相采用60°相带，120°属于60°相带的特殊情况，此时列数Q需要被6整除，否则不能划分整数格的相带。

定义相邻槽间隔Q_sp表示相邻槽在槽号相位图中前进的格数，根据构建的虚拟单元电 机的极槽配合，可得到列数Q和相邻槽间隔Q_sp满足关系：

步骤A3，绘制表格并填充定子槽号。

绘制一张2p₁行Q列的表格，前p₁行从第一个格开始，按槽号递增顺序逢Q_sp个小 格填充一个槽号；后p₁行从Q/2格开始按槽号递增顺序逢Q_sp个小格填充一个槽号，槽 号前需加一个负号。若采用120°相带，则无负槽号行，其他过程不变。

二、依据绘制的槽号相位图对电机绕组进行分相。

沿着表格列的方向将表格均分为6个2p₁行Q/6列小表格，第1、3、5个小表格分别代表A-X、B-Y、C-Z相带，取出每个相带内的槽号即可获得UVW三相绕组线圈上层边 所处的槽号，若为单层绕组结构，则这些虚拟单元电机的槽号对应了原电机中奇数槽槽 号，原电机偶数槽与奇数槽相带一致，但槽内导体流经方向与奇数槽导体流经方向相反。 根据槽号的正负和槽号绝对值递增方向得到虚拟单位电机的绕组连接规律，重复t₁次该 绕组连接规律后可获得整个电机的绕组连接规律。

三、依据绘制的槽号相位图及电机绕组分相，设置线圈短路引出线来模拟电机短路 故障。

绘制的槽号相位图中，每个相带槽号的增加方向指示了线圈的连接方向，同时槽号 相位图表明了相带间的位置关系，因而可以直接借助槽号相位图进行短路线圈及引出点 位置分析，其步骤如下：

步骤B1，确定线圈数。

本发明按先按极相组号再按极相组内线圈号的规则对线圈编号，在进行正式编号之 前，需要确定极相组总数和组内线圈数。

槽号相位图上一个相带内的总槽数表示虚拟单位电机一相上的总线圈数，表格的一 行表示电机的一对极，计A-X相带下有槽号的行数总数为N_g，该总数即为极相组总数。极相组由组内N_c个线圈串联而成，个数由A-X相带一行内带槽号方格数确定。

步骤B2，进行线圈编号。

以减小过桥线长度为原则，确定绕组的第一个线圈上层边所处槽号，以该线圈所在 的极相组作为起始组编号为1，按顺序依次编号直至N_g，然后依次对极相组内线圈进行编号直至N_c。由此每个线圈的位置信息都可以用变量Ph_ng,nc表示，其中，Ph表示为U 相、V相或W相，ng∈N_g表示为极相组号，nc∈N_c表示组内的线圈号。

步骤B3，搜索发生相间短路的两个线圈位置。

设定相间短路发生在UV两相之间，则从U相下第一个极相组内第一个线圈U_1,1开始搜索相间短路点在UV两相上的线圈位置。设U_p,q的上层边对应槽号为S_i,p,q，设U_p,q的下层边对应槽号为S_j,p,q；从U相的线圈U_1,1开始搜索，它的上层边对应槽号S_i,1,1是已 知的，线圈的节距已知，则可以计算出U_1,1下层边槽号S_j,1,1；判断该槽号S_j,1,1是否落于 V相相带内。若落于V相相带内，则寻找V相绕组中以S_j,1,1作为上层边槽号的线圈，该 线圈位置即为V相的短路线圈位置；反之，则从U相的下一个线圈U_1,2开始搜索，其上 层边槽号为S_i,1,2，下层边槽号为S_j,1,2。同理，搜索S_j,1,2所在相带，并重复上述过程，直 至找到V相的短路线圈位置，记位置信息为V_ng2,nc2，设V相的短路线圈位置对应的上层 边槽号为S_m，以S_m作为下层边槽号的线圈即为U相的短路线圈，其位置信息为U_ng1,nc1。 若相间短路发生在VW或UW两相间，采用同样的搜索方法。

步骤B4，确定相绕组的短路线圈及引出点位置。

设步骤B3找到的线圈为U_ng1,nc1和V_ng2,nc2，从三相平衡性考虑，则每相绕组的Ph_ng1,nc1和Ph_ng2,nc2都为短路线圈，而线圈的第一匝端部都将设置引出点，由此找到相间短路故障 时短路线圈的设置方案。

下面结合图1和具体电机实施例1对本发明方法进行介绍：

具体实施例1中电机的定子槽数Z＝30、极对数p＝2，绕组采用双层叠绕组结构，电机节距y₁＝6，其每极每相槽数为：

针对具体实施例1，本发明方法实现过程如下：

(1)分数槽绕组分相。

步骤1：构建虚拟单元电机。

具体实施例中电机其单元电机的槽数Z₀＝15、极对数p₀＝1，由于其采用双层绕组结构，则虚拟单元电机的槽数、极对数以及电机的重复次数为：

步骤2：计算槽号相位图中列数Q和相邻槽间隔Q_sp。

根据虚拟单元电机的极槽数，可知虚拟单元电机的槽号相位图由一张2行Q列的表格组成，每个横行横跨360°电角度，第一行上的槽号都为正值，第二行行上的槽号都为 负值。槽号正值表示在线圈连接过程所对应的线圈由上层边进下层边出，即线圈顺接； 槽号负值则表示线圈反接。

定义相邻槽间隔Q_sp表示相邻槽在槽号相位图中前进的格数。由于构建的虚拟单元电 机槽数Z₁＝15为奇数，则槽号相位图中的列数Q和相邻槽间隔Q_sp为：

步骤3：绘制表格并填充定子槽号。

根据步骤2计算得到的列数Q和相邻槽间隔Q_sp，绘制一张2行30列的表格，从第 一行第一个格开始，按槽号递增顺序逢2个小格填充一个槽号；第二行从第15格开始按 槽号递增顺序逢2个小格填充一个槽号，槽号前需加一个负号。由此得到的虚拟单元电 机的槽号相位图如图2所示。图2中的绕组的相带关系清晰，与槽电势星形图一样可以 表示每个槽对应矢量关系。

步骤4：进行相带划分。

沿着表格列的方向将表格均分为6个2行5列小表格，框出第1、3、5个小表格， 这三个小表格分别代表A-X、B-Y、C-Z相带，取出每个相带内的槽号即可获得UVW三 相绕组线圈上层边所处的槽号。

由图2的结果可知，按线圈的连接顺序，U相分配到槽号为1(顺接)、2(顺接)、3 (顺接)、9(反接)、10(反接)，V相分配到槽号为6(顺接)、7(顺接)、8(顺接)、 14(反接)、15(反接)，W相分配到槽号为11(顺接)、12(顺接)、13(顺接)、4(反 接)、5(反接)。重复两次虚拟单元电机的绕组分布即可得到完整电机的绕组连接规律。

(2)基于槽号相位图的模拟短路故障设置方法。

虚拟单元电机绕组的三相关系完备，因而故障线圈可直接由虚拟单元电机的线圈确 定。

步骤1：确定线圈数。

本发明按先极相组号再组内线圈号的规则对线圈编号，在进行正式编号之前，需确 定极相组总数和组内线圈数。

槽号相位图上一个相带内的总槽数表示虚拟单位电机一相上的总线圈数，表格的一 行表示电机的一对极，计A-X相带下有槽号的行数总数为N_g＝2，该总数即为极相组总数。极相组由组内N_c个线圈串联而成，个数由A-X相带一行内带槽号方格确定。由图2 可知，具体实施例1的虚拟单元电机共有2个极相组，每个极相组内的线圈数N_c分别为 3和2。

步骤2：进行线圈编号。

以减小过桥线长度为原则，确定绕组的第一个线圈上层边所处槽号。图2可知U、V、W三相的首个线圈上层边槽号分别为：1、6、11。首个线圈所在的极相组作为起始组编 号为1，按顺序依次编号直至N_g，然后依次对极相组内线圈编号直至N_c。由此每个线圈 的位置信息都可以用变量Ph_ng,nc表示，其中，Ph表示为U相、V相或W相，ng∈N_g表 示为极相组号，nc∈N_c表示组内的线圈号。

步骤3：搜索发生相间短路的两个线圈位置。

设定相间短路发生在UV两相之间，则从U相下首个线圈U_1,1开始搜索与V相相加 的线圈。具体实施例1中电机节距y1为6，则U_1,1下层边槽号为7，则在V相带中寻找 槽号7，图2所示，槽号7出现在V相带中，因而U_1,1确定为短路线圈。同时，槽号7 对应V相绕组的V_1,2线圈，该线圈为V相的短路线圈。

步骤4：确定相绕组的短路线圈及引出点位置。

从三相平衡性考虑，根据找到的线圈U_1,1和V_1,2的ng和nc信息，U相的短路线圈 设置为U_1,1、U_1,2，V相的短路线圈设置为V_1,1、V_1,2，W相的短路线圈设置为W_1,1、W_1,2， 每个短路线圈第一匝的端部将设置引出点。

本发明利用虚拟单元电机可以将非单元电机的绕组连接规律简化，直接利用虚拟单 元电机的槽号相位图可以快捷高效得获取相间短路时短路线圈设置方案，而无需绘制复 杂的绕组展开图。

为了说明本发明所提的槽号相位图法可以统一单、双层分数槽的绕组分相，这里进 一步用三个采用集中式绕组的分数槽电机作为例子进行说明，电机基本参数如表1所示。

表1具体实施例的电机基本参数

表1中给出了具体实施例2、3、4对应虚拟单元电机极槽配合的计算结果。根据虚拟单元电机的极槽配合参数，可得到各自的槽号相位图的基本参数为：

式中，Q₂、Q₃、Q₄对应为具体实施例2、3、4中槽号相位图的列数，Q_sp2、Q_sp3、Q_sp4为 三个具体实施例的相邻槽间隔。

依次画出每个具体实施例的槽号相位图，如图3、图4和图5所示。图3对应具体实施例2，图4对应具体实施例3，图5对应具体实施例4。为验证槽号相位图分相的正确 性，根据分相结果绘制三相电压相量图，如图6、图7和图8所示。图6对应具体实施例 2，图7对应具体实施例3，图8对应具体实施例4。单层绕组将对应的线圈下层边还原， 则具体实施例3和具体实施例4中虚拟单元电机的定子槽数翻倍，槽号相位图上的槽号 对应着还原后的定子槽的奇数槽。从三相电压相量图可见三相绕组的合成相量三相对称，因而所提绕组分相方法可以统一单、双层分数槽的绕组分相规律。

以上的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术 人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (7)

1.一种槽号相位图画法，其特征在于，设分数槽电机由t个单元电机组成，t为分数槽电机的定子槽数和极对数的最大公约数；单元电机是指极对数与定子槽数的最大公约数为1的电机；设单元电机的定子槽数为Z₀及极对数为p₀；

构建一个定子槽数为Z₁、极对数为p₁的虚拟单元电机，其参数Z₁与p₁的最大公约数为1，其所有定子槽参与绕组分相，且其绕组槽号相位排布重复t₁次即得到整个分数槽电机的槽号相位图；虚拟单元电机与单元电机两者参数间的函数关系如下：

由上述函数关系计算虚拟单元电机的定子槽数Z₁、极对数p₁及绕组槽号相位排布重复次数t₁；

将相邻两槽号在槽号相位图横向位移的格数定义为相邻槽间隔Q_sp，根据构建的虚拟单元电机的极槽配合，确定槽号相位图中列数Q和相邻槽间隔Q_sp，其中Q为6的整数倍；

绘制一张kp₁行Q列的表格，每行横跨360°电角度，电机绕组采用60°相带时k＝2，电机绕组采用120°相带时k＝1；当k为1或2时，第1至第p₁行上的槽号均为正值，从第一行第一格开始，每向右移位Q_sp个小格填充一个正槽号，且槽号编号递增；当k为2时，从p₁+1行第Q/2格开始，每向右移位Q_sp个小格填充一个负槽号，且槽号编号递增；槽号为正值表示线圈顺接，槽号为负值表示线圈反接；

虚拟单元电机的定子槽数Z₁、极对数p₁与对应槽号相位图的相邻槽间隔Q_sp、列数Q满足如下函数关系：

由上述函数关系计算槽号相位图中列数Q和相邻槽间隔Q_sp。

2.一种绕组分相方法，其特征在于，利用权利要求1所述的槽号相位图画法绘制槽号相位图，沿着表格行的方向将绘制的槽号相位图均分为6个区块，每个区块包括kp₁行和Q/6列个小格，从左数第1、3、5区块对应代表A-X、B-Y、C-Z相带；从左数第2、4、6区块对应代表Z-C、X-A、Y-B相带，取出每个相带内的槽号即可获得UVW三相绕组线圈上层边所处的槽号，若为单层绕组结构，则这些虚拟单元电机的槽号对应了原电机中奇数槽槽号，原电机偶数槽与奇数槽相带一致，但槽内导体流经方向与奇数槽导体流经方向相反。

3.一种线圈短路模拟方法，其特征在于，利用权利要求2所述的绕组分相方法，通过短接不同的定子绕组引出线来模拟不同的绕组线圈短路故障状态。

4.根据权利要求3所述的线圈短路模拟方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一：确定线圈数量，并对线圈进行编号，以获取每个线圈的位置信息；

步骤二：确定模拟发生相间短路的两个线圈位置；

步骤三：确定模拟线圈短路故障的短路线圈及对应的线圈引出点位置。

5.根据权利要求4所述的线圈短路模拟方法，其特征在于，步骤一中，将A-X相带或B-Y相带或C-Z相带中有槽号的行数总数为作为极相组数N_g，将同一极相组内线圈串联个数N_c作为极相组内线圈数；首先确定绕组的第一个线圈上层边所处槽号，再以该线圈所在的极相组作为起始组编号为1，按顺序依次编号直至N_g；然后依次对极相组内线圈进行编号直至N_c；将每个线圈的位置信息用Ph_ng,nc表示，其中Ph表示U相、V相或W相，ng∈N_g表示极相组号，nc∈N_c表示极相组内的线圈号。

6.根据权利要求4所述的线圈短路模拟方法，其特征在于，步骤二中，模拟相间短路发生在E、F两相之间，E、F表示UVW三相中的任意顺相序排列的两相，设E_p,q表示E相的第p个极相组内第q个线圈；设E_p,q的上层边对应槽号为S_i,p,q，设E_p,q的下层边对应槽号为S_j,p,q；从p＝1，q＝1开始遍历S_j,p,q，确认槽号S_j,p,q是否位于F相的相带内；若槽号S_j,p,q位于F相的相带内，设F相绕组中上层边对应槽号S_j,p,q的线圈为F_m,n，设置F_m,n作为F相绕组中的模拟短路线圈；设置F_m,n上层边对应槽号内的下层边线圈作为E相的模拟短路线圈。

7.根据权利要求4所述的线圈短路模拟方法，其特征在于，在由步骤二中确定模拟相间短路的两个线圈的第一匝端部均设置引出点。