单相电机结构简单，应用广泛，但是由于其绕组的特定结构，影响了电机的运行性能，效率低、转动波动大，不能满足需要高精度调速的应用场合。为了弥补单相电机的不足，将单相电机的结构两套中的不同绕组，变为对称的两套绕组，成为两相异步电机，由专用变频器为两相对称绕组供电，变频器的输入为单相220 V电源，不改变单相电机使用的方便性，同时效率、能量密度、转动稳定性将有很大改善。本文对4极24槽的两相异步电机绕组结构对气隙磁场的影响采用有限元方法进行了研究，选择合适的绕组结构来减小两相对称绕组电机气隙磁场谐波。
2 两种正弦绕组的气隙磁密有限元分析
两种正弦绕组[8-9]均采用双层绕组，接下来就两种正弦绕组绕组形式分析其基波与各次谐波在气隙磁场中的磁动势：
（1）第一种正弦绕组
此类绕组以定子齿中心线为对称轴，其中红线表示A相绕组，蓝线表示B相绕组，每层绕组的基波绕组系数为0.776，每槽线数百分比（%）如表1所示。
其接线图如图1所示：
应用Ansoft软件中的MAXWELL模块对嵌有第一类正弦绕组的4极24槽电机的1/4模型进行有限元分析，电机在MAXWELL中的1/4模型如图2所示，其中A和B分别代表A相绕组和B相绕组，且为电流流入的方向；-B代表B相绕组且为电流流出的方向；模型当中的数字代表槽编号。有限元分析完成后进入后处理，由于电机气隙当中的磁导材料为空气，其磁导率μ=1，所以气隙中的磁通密度均匀分布，故可以对1/4电机模型的空气隙的中心线取采样点数，并得到气隙磁密的采样数值，如图3所示。同时在后处理中，通过计算也可以得到电机一个极下的磁力线分布图，以观察磁场在电机模型中的分布状况， 呈现的是90°机械角度（即一个极下）的气隙磁密，其最大值B1max=1.1 T，由于定子槽是离散均匀地分布在定子冲片上，而导线分别嵌放在数量有限的定子槽内，所以气隙磁密的分布为具有正弦曲线趋势的阶梯波。其中，波形凹陷部分所对应部位为定子槽。
MAXWELL后处理中的磁力线实质上就是等势线，在图4中，磁力线的分布符合磁路路径的走向，且在定子齿、定子轭中心处和转子轭中心处分布较密，即这三个部位的磁密较大，反之其他部位磁密较参考文献
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作者简介
王胜博（1985-），男，现就读于山东理工大学电气与电子工程学院硕士研究生，研究方向为电力电子与电力传动，研究生期间的课题为变频调速两相异步电机的研究。
张存山（1965-），男，博士，教授，研究方向为特种电机及其控制。
