車用發電機定子繞組匝間短路故障下轉子彎扭耦合振動特性分析

許小偉，王紅霞，嚴運兵，王維強

(武漢科技大學汽車與交通工程學院，湖北 武漢，430065)

增程式電動汽車是在純電動汽車基礎上加載增程器來提高續駛里程，被認為是目前最理想的電動汽車過渡類型[1]。增程器為發動機和發電機的耦合組件，大多采用三相交流永磁同步發電機，發電機一旦發生故障會影響增程器及整車的性能。發電機所有故障中定子繞組匝間短路發生率比較高，運行環境及工況變化、機械振動等因素都可能導致這一故障[2-4]。匝間短路會破壞發電機對稱性，產生短路環流使線圈局部溫度升高，進而引發相間短路故障，增強轉子的徑向振動，對發電機本身運行的穩定性造成嚴重影響[5-7]。因此，研究發電機定子繞組匝間短路故障下轉子彎扭振動特性具有非常重要的意義。

目前，對于發電機定子繞組匝間短路故障研究大多采用有限元法，通過場路耦合理論及多回路理論建立發電機有限元模型，并借助有限元工具軟件分析故障后電參數的變化。趙洪森等[8]基于場路耦合原理建立發電機有限元模型，研究了定子內部短路故障前后電磁轉矩在穩態過程和瞬態過程中的變化特征，以及在不同短路匝數與短路位置時電磁轉矩變化的規律性。戈寶軍等[9]利用電磁場有限元分析法，研究了不同短路匝比時發電機不平衡徑向電磁力幅值的變化規律。葉志軍等[10]和付朝陽等[11]在定子繞組故障理論分析基礎上，運用有限元模型對匝間短路故障進行診斷并分析故障后發電機相電流的故障特性。……