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Zum Einfluß von Zahn- und Jochsättigung auf die Harmonischen des Luftspaltfeldes

On the influence of teeth and yoke saturation on the space-harmonics

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Übersicht

Das Spektrum des Luftspaltfelds ändert sich unter dem Einfluß der Sättigung der Eisenbereiche. Anhand numerischer Feldberechnungen wird gezeigt, daß zwischen der Sättigung im Zahn- und Jochbereich der Maschine prinzipielle Unterschiede bestehen und welchen Einfluß sie auf das Luftspaltfeld haben. Im Mittelpunkt der Untersuchungen stehen niederpolige Luftspaltfelder, der Einfluß der Sättigung auf nutharmonische Felder wird nur schlaglichtartig behandelt. Durch Verwendung bezogener Größen wird eine Übertragbarkeit der numerisch gewonnenen Ergebnisse angestrebt. Diese werden darüber hinaus mit den Ergebnissen eines verbreiteten analytischen Verfahrens verglichen.

Contents

The spectrum of the magnetic field in the air gap of induction motors is influenced by the level of saturation of the magnetic circuit. This report deals with the effects of saturation, which are significantly different in case of yoke respectively teeth saturation. The research is done by means of numerical field calculations of a simplified model. The results are compared with a commonly used analytical approach. Beside of the reduction of the fundamental field the effects of saturation on the third and fifth space-harmonics are found to be most important. The effect on the slot harmonics is proved to be negligible for the model presented.

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Abbreviations

a μ :

Breitenfaktor für Feldwelle mit der Polpaarzahl μ

b(x) :

resultierende Luftspaltinduktion

B J :

Maximalwert der Induktion im Joch

b μ :

Induktionsdrehwelle der Polpaarzahl μ

B μ :

Scheitelwert der Induktionsdrehwelle der Polpaarzahl μ

B L,m :

Mittelwert der Induktion im Luftspalt

B max :

Maximalwert der Induktion im Luftspalt

b p :

Induktionsdrehwelle, Grundfeld

B p :

Grundfeldinduktion, Scheitelwert

b s :

Nutöffnung

b z :

Zahnbreite

Z Z :

Induktion im zahnschaft, Scheitelwert

D a :

Ständeraußendurchmesser

D i :

Ständerinnendurchmesser (Bohrung)

H r :

Radialkomponente der magnetischen Feldstärke, Scheitelwert

H t :

Tangentialkomponente der magnetischen Feldstärke, Scheitelwert

k :

Sättigungsgrad, nur Sättigung im Zahnbereich

k c :

Carterscher Faktor

k c1 ,k c2 :

Carterscher Faktor, ständer/läuferseitig

k js :

Sättigungsgrad, nur Sättigung im Jochbereich

k S :

Sättigungsgrad

m 1 :

Strangzahl

N :

Nutzahl, Ständer

p :

Anzahl der Polpaare

r :

Radius

R J :

Radius, halbe Ständerjochhöhe

V :

magnetische Spannung, Scheitelwert

v(x) :

resultierende Felderregung

V Eisen :

magnetischer Spannungsabfall im Eisenbereich, Scheitelwert

V Joch :

magnetischer Spannungsabfall im Jochbereich, Scheitelwert

V Luft :

magnetischer Spannungsabfall im Luftspalt, Scheitelwert

V p :

Scheitelwert der Grundfelderregerwelle

v p (x) :

Drehwelle der Grundfelderregung

V Zahn :

magnetischer Spannungsabfall im Zahnbereich, Scheitelwert

w :

mittlere Spulenweite

x :

Umfangswinkel

α:

Abplattungsfaktor

δ:

geometrischer Luftspalt

λ:

Ordnungszahl einer Leitwertwelle durch Nutung oder Sättigung

λ(x):

resultierender magnetischer Leitwert, Sättigung unberücksichtigt

ΛO :

konstanter Anteil des magnetischen Leitwerts, Sättigung unberücksichtigt

Λλ :

Scheitelwert einer Leitwertdrehwelle der Ordnungszahl λ

ΛN :

Grundwelle des magnetischen Leitwerts durch Nutung, Scheitelwert

λS(X):

resultierender magnetischer Leitwert, Sättigung berücksichtigt

ΛS,O :

konstanter Anteil des magnetischen Leitwerts, Sättigung berücksichtigt

ΛS,2p :

Grundwelle des magnetischen Leitwerts durch Sättigung, Scheitelwert

ΛS,λ :

magnetische Leitwertdrehwelle durch Sättigung, Scheitelwert

μ:

Polpaarzahl

μr,Fe :

relative Permeabilität im Eisenbereich

ΘNut :

elektrische Durchflutung je Nut, Scheitelwert

Θp :

Durchflutungsgrundwelle, Scheitelwert

Θrel :

relative elektrische Durchflutung

τN :

Nutteilung, Ständer

ξμ :

resultierender Wicklungsfaktor, Polpaarzahl μ

ξp :

resultierender Grundfeldwicklungsfaktor

ξSμ :

Sehnungsfaktor, Polpaarzahl μ

ξS,p :

Sehnungsfaktor des Grundfelds

ξZ,μ :

Zonenwicklungsfaktor, Polpaarzahl μ

ξZ,p :

Zonenwicklungsfaktor des Grundfelds

Literatur

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Authors and Affiliations

  1. Institut für Elektrische Maschinen und Antriebe, Universität Hannover Welfengarten, D-30167, Hannover, Germany

    A. Jacob

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  1. A. Jacob
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Jacob, A. Zum Einfluß von Zahn- und Jochsättigung auf die Harmonischen des Luftspaltfeldes. Electrical Engineering 81, 151–161 (1998). https://doi.org/10.1007/BF01236234

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  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF01236234

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