轴向叠片各向异性转子无刷双馈电机研究

摘要

无刷双馈电机（BDFM）结构新颖、可靠性高且变频器容量较小，作为电动机时，可实现变频调速；作为发电机时，可用于变速恒频发电。
　　BDFM的性能与转子结构密切相关，常用的转子结构主要有：特殊笼型、绕线式以及磁阻式。特殊笼型结构适用于大容量电机，但气隙磁场谐波含量大，效率较低；绕线式结构的转子绕组可灵活设计且气隙磁场谐波含量小，效率较高，现已进入实用状态，但在某些运行点处电机可能会不稳定；磁阻式转子电机损耗小，效率高，适用于高速运行，但设计困难，且削弱气隙磁场谐波分量的方法相对有限。
　　为进一步弄清楚该种电机的特性，本文针对磁阻式结构中的一种：轴向叠片各向异性（Axially laminated anisotropic, ALA）转子进行研究，侧重于分析这种BDFM内部的电磁关系以及转子参数变化对电机性能的影响，并通过有限元仿真来验证所得结论的正确性，以利于今后研究的进一步进行。
　　本文工作的主要内容包括：
　　首先，简单介绍了BDFM的研究历程以及国内外学者所做的主要工作，阐述了BDFM的定、转子结构，重点分析了其运行原理并总结了几种常见的运行方式。
　　其次，在对ALA转子BDFM的电机结构进行简化的基础上，利用数学方法推导出不饱和运行状态下气隙磁密分布的表达式。通过对气隙磁密表达式的分析，说明了两个绕组产生的相同极对数的基波磁密间的角度关系，并进一步得到了电感以及转矩表达式。同时，对电机的电压方程以及功率传递情况也进行了说明。
　　然后，对一台4/2对极ALA转子BDFM的定子绕组进行排布并给出谐波分析结果。在已求得的气隙磁密的数学表达式基础上对转子参数变化进行分析，找到影响气隙磁密基波以及定子两个绕组间耦合能力的主要因素，说明了在优化电机性能时可采取的措施以及这些措施之间的矛盾之处。
　　最后，对一台4/2对极ALA转子BDFM做了有限元仿真，验证了气隙磁密、功角、电感、转矩表达式以及功率分配关系的正确性。通过对不同情况下得到的电感值的分析，证实了有关转子参数变化对磁场造成的影响的结论的可靠性。同时，也分析了研究过程中的不足，奠定了以后研究的基础。

目录

声明

1 绪论

1.1 BDFM的研究意义

1.2 BDFM研究历程及现状

1.3 BDFM存在的问题

1.4 本文主要内容

2 BDFM工作原理

2.1 BDFM的结构

2.2 BDFM运行原理

2.3 BDFM的运行方式

2.4 本章小结

3 ALA转子BDFM电磁关系研究

3.1 ALA转子BDFM转子结构

3.2 ALA转子BDFM气隙磁密

3.3 ALA转子BDFM电感

3.4 ALA转子BDFM的数学模型

3.5 本章小结

4 ALA转子BDFM绕组设计和转子参数变化研究

4.1 定子绕组设计

4.2 转子参数变化研究

4.3 本章小结

5 ALA转子BDFM仿真验证

5.1 仿真模型

5.2 电磁关系的验证

5.3 转子参数变化的影响验证

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献