[发明专利]一种无刷双馈电机双笼转子及导条连接方法

说明书

本发明公开了一种无刷双馈电机双笼转子及导条连接方法，该双笼转子包括内笼转子和外笼转子，内笼转子和外笼转子之间仅通过电路连接，空间磁路上采用隔磁环进行隔绝，保证内层控制子系统和外层功率子系统之间的磁场不会直接耦合。内笼转子和外笼转子的导条在一端用两个端环分别短接，在另一端进行交错连接。内笼转子和外笼转子在电路上的电流幅值与电流频率相等的同时，内笼转子和外笼转子反相序连接。当内层转子感应出电流流向外层转子时，能够实现内外层转子的磁场反向，保持无刷双馈电机的双馈运行模式。

技术领域

本发明涉及一种无刷双馈电机，尤其涉及一种无刷双馈电机双笼转子及导条连接方法。

背景技术

随着社会经济的发展和生产方式的变革，人类对能源的需求也在不断的增长。在全球新能源政策的驱使下，能源结构正在向清洁低碳的方向转变，可再生能源将成为能源结构中增长速度最快的部分。风能以其成本低、分布广、储量大以及清洁环保等明显优势，使得风力发电受到广泛的关注和研究。

无刷双馈电机是一种无需电刷和滑环即可实现变速恒频运行的电机，有望取代传统的有刷双馈电机，成为风力发电系统新的技术路线。无刷双馈电机已经发展出许多可行的结构，主要分为：级联式无数双馈电机、无刷双馈感应电机(包含嵌套环转子和绕线转子)、无刷双馈磁阻电机和双定子无刷双馈感应电机。按不同的去刷方式和运行原理，可将无刷双馈电机划分为两类，调制式(无数双馈感应电机和无刷双馈磁阻电机)和级联式(级联式无刷双馈电机和双定子无刷双馈感应电机)。调制式无刷双馈电机的转子通过特殊设计，能够实现功率绕组和控制绕组的磁场转换。但是，功率子系统和控制子系统工作在同一气隙下，会不可避免的产生多种无用的谐波磁场分量，造成转矩脉动、噪声、振动以及增加控制难度。传统级联式无刷双馈电机的控制磁场和功率磁场在气隙中解耦，控制简单。然而，由于控制子系统和功率子系统轴向连接，导致空间利用率以及电机功率密度较低。为了实现更高的功率密度和更紧凑的电机结构，双定子无刷双馈感应电机将控制子系统和功率子系统沿径向排布，控制转子和功率转子之间由隔磁环支撑，避免了磁路耦合的同时，拥有高效的空间利用率。

现存的双定子无刷双馈绕线转子感应电机存在转子电阻大、损耗高、效率较低的问题。此外，径向分布的控制绕组和功率绕组占据较大的端部空间，导致定转子绕组间的气隙过小。当电机以较高的速度运行时，定子绕组和转子绕组可能会发生摩擦，造成电机短路和机械运行故障。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种无刷双馈电机双笼转子及导条连接方法，使交错双笼转子无刷双馈电机在双馈模式下工作，实现内笼转子和外笼转子之间的磁场反向。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种无刷双馈电机双笼转子，包括控制内笼转子和功率外笼转子，两者之间设置隔磁环；控制内笼转子包括内转子铁心，功率外笼转子包括外转子铁心，内转子铁心和外转子铁心上分别设置若干槽，槽内均设有导条；内笼转子导条和外笼转子导条的一端分别用端环短接，在另一端进行交错连接。

一种无刷双馈电机，包括外定子、双笼转子和内定子，其中，外定子包括外定子铁心，其上设有功率绕组；内定子包括内定子铁心，其上设有控制绕组；其中，双笼转子包括控制内笼转子和功率外笼转子，两者之间设置隔磁环；控制内笼转子包括内转子铁心，功率外笼转子包括外转子铁心，内转子铁心和外转子铁心上分别设置若干槽，槽内均设有导条；内笼转子导条和外笼转子导条的一端分别用端环短接，在另一端进行交错连接。

一种无刷双馈电机双笼转子导条连接方法，包括步骤：

(1)计算双笼转子的槽距角，控制内笼转子β_p和功率外笼转子α_c的槽距角相等，即：

其中，p_p和p_c分别表示功率绕组和控制绕组的极对数，Z_p和Z_c分别表示功率转子和控制转子的槽数；