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磁阻短路绕组混合转子无刷双馈电机关键技术研究

作　者: 杨群
导　师: 张凤阁
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 无刷双馈电机 耦合能力 磁阻转子 参数计算
分类号: TM34
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


无刷双馈电机(BDFM)是一种特殊结构的交流电机。定子具有两套极数不同的三相对称绕组;转子分为磁阻和笼型结构。无刷双馈电机结构简单、运行可靠、调速性能好、所需变流器容量小,在变频调速和风力发电领域有较好的应用前景。但无刷双馈电机常规转子的耦合能力差、谐波磁场丰富,导致电机效率和功率密度较低,影响了其推广应用。为了提高转子的耦合能力,本文主要做了以下工作:首先,对比了不同结构的常规磁阻转子耦合能力。凸极磁阻转子是最传统的转子结构,本文研究了极弧系数和凸极高度对转子耦合能力的影响规律。在凸极磁阻转子上增加磁障,形成磁障磁阻转子,研究了不同的磁障宽度、长度和数量对转子耦合能力的影响程度。为了进一步提高转子耦合能力,在磁障磁阻转子上增加短路导条,设计了短路环磁阻混合转子。定量的分析了三种转子的耦合能力。其次,ALA转子的耦合能力较强,但它采用轴向叠片形式,电机运行时转子中会产生较大的涡流,导致电机效率下降,因此本文研究了一种磁障式径向叠片转子。利用有限元方法研究了极弧系数,导磁层的宽度、个数以及导磁层与非导磁层的宽度比对转子耦合能力的影响。此外,在非导磁层中增加短路导条,并定量的分析了径向叠片混合转子的耦合能力。电感和损耗是电机的两个重要参数,直接影响电机的性能。由于无刷双馈电机的结构较复杂,本文采用能量摄动法计算磁障磁阻转子无刷双馈电机的电感参数,并对比了增加短路导条和无短路导条两种情况下的电感参数。此外,还利用有限元法计算了电机的主要损耗。最后,基于前面的研究结果,设计了一台功率为200kW的无刷双馈电机。电机的基本尺寸采用Y355型号异步机的尺寸,两套绕组采用双层短距分布绕组,确定了短路环磁阻混合转子结构。对电机进行了耦合能力计算和双馈运行下的特性仿真。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-17
  1.1 课题的目的及意义  10-11
  1.2 课题的来源  11
  1.3 无刷双馈电机的研究现状  11-15
    1.3.1 无刷双馈电机的发展现状  11-13
    1.3.2 无刷双馈电机的研究现状  13-15
  1.4 论文主要工作  15-17
第二章 无刷双馈电机不同转子结构及其特点分析  17-26
  2.1 转子结构  18-21
    2.1.1 笼型转子  18-19
    2.1.2 磁阻转子  19-21
  2.2 转子“极数转换器”的作用  21-25
    2.2.1 定子绕组磁动势  21-22
    2.2.2 磁阻转子的磁场调制作用  22-25
  2.3 小结  25-26
第三章 无刷双馈电机不同常规磁阻转子耦合能力的研究  26-38
  3.1 凸极磁阻转子耦合能力的研究  26-31
    3.1.1 电机主要参数  26-27
    3.1.2 极弧系数的选取  27-29
    3.1.3 凸极高度的选取  29-31
  3.2 磁障磁阻转子耦合能力的研究  31-34
    3.2.1 磁障宽度的确定  31-32
    3.2.2 磁障长度的确定  32-34
    3.2.3 磁障数量的确定  34
  3.3 短路环磁阻混合转子耦合能力的研究  34-37
  3.4 小结  37-38
第四章 径向叠片混合转子耦合能力的研究  38-46
  4.1 极弧系数对转子耦合能力的影响  38-39
  4.2 导磁层与非导磁层的宽度比对转子耦合能力的影响  39-41
  4.3 导磁层宽度对转子耦合能力的影响  41
  4.4 导磁层数量对转子耦合能力的影响  41-42
  4.5 径向叠片转子耦合能力计算  42-43
  4.6 径向叠片混合转子耦合能力计算  43-45
  4.7 小结  45-46
第五章 电感参数与损耗计算  46-55
  5.1 能量摄动法  46-50
    5.1.1 能量摄动法原理  46-49
    5.1.2 磁场能量的计算  49-50
    5.1.3 能量摄动法的实施步骤  50
  5.2 磁障磁阻转子无刷双馈电机电感参数计算  50-52
  5.3 损耗计算  52-54
  5.4 小结  54-55
第六章 短路环磁阻混合转子无刷双馈电机的设计  55-62
  6.1 定子设计  55-57
    6.1.1 定子尺寸  55-56
    6.1.2 定子绕组节距设计  56
    6.1.3 定子绕组匝数和线规设计  56-57
  6.2 转子设计  57-58
  6.3 电机转子耦合能力的计算  58
  6.4 电机的特性仿真  58-61
  6.5 小结  61-62
第七章 结论  62-64
参考文献  64-67
在学研究成果  67-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机
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