Analytical method for the air gap permeance calculation of salient pole synchronous machines

摘要

Zur Berechnung des vollständigen Feldspektrums von Drehfeldmaschinen ist es wichtig, neben den Wicklungsfeldern, die über einen konstanten magnetischen Leitwert erregt werden, auch die parametrischen Felder, d. h. die über die Schwankungen des Luftspaltleitwertes erregten Feldwellen, bestmöglich zu erfassen. Dies gilt insbesondere für Synchronmaschinen, die durch die Pollücke bzw. Erregemutung gegenüber Induktionsmaschinen zusätzliche starke und noch dazu niederpolige Leitwertschwankungen aufweisen. Aufbauend auf den FEM-Berechnungsergebnissen in Misir et al. (e&i, Elektrotech. Inf.tech., 132(1): 33-38, 2015) wird in diesem Beitrag ein analytischer Ansatz sowohl zur Berechnung des Luftspaltleitwertes für den Läufer von Schenkelpolsynchronmaschinen als auch zur Berechnung des resultierenden Luftspaltleitwerts von Schenkelpolsynchronmaschinen vorgestellt.%In order to predict the total magnetic field in the air gap of three-phase machines analytically, the following factors have to be taken into account: the winding spatial harmonics which are excited by the winding via the mean air gap permeance as well as the parametric spatial harmonic components of the air gap field which are excited by the variation of the air gap permeance. This applies particularly to salient pole synchronous machines which have considerably higher variations of the air gap permeance than induction machines due to their pole gap. Based on the FEM calculation results which are presented in Misir et al. (e&i, Elektrotech. Inf .tech., 132(1): 33-38, 2015), this paper provides an analytical approach for calculating both the contribution of a salient pole rotor to the total air gap permeance of salient pole synchronous machines and the total air gap permeance of salient pole synchronous machines without the need of finite element analysis.