[发明专利]一种复合转子无刷双馈电机及其机械偏移角度的确定方法

说明书

本发明公开一种复合转子无刷双馈电机及其机械偏移角度的确定方法，电机包括由内而外设置的复合转子调制器和定子，复合转子调制器和定子之间设有气隙；复合转子调制器包括凸极磁阻调制器和短路线圈调制器；凸极磁阻调制器和短路线圈调制器的对称轴的机械偏移角度α，α≠0；定子包括定子铁心和电枢绕组，电枢绕组包括控制绕组和功率绕组，电枢绕组分布式缠绕在定子铁心上，控制绕组靠近气隙,功率绕组远离气隙。两种调制器的组合方式异步调制源磁动势分布过程中增加了相应源调制及和调制磁场转换系数，从而有效改善无刷双馈电机的调制气隙磁场分布，增强磁场转换能力进而改善负载转矩输出能力，并能一定程度上抑制负载转矩脉动、转矩峰峰值等负面外特性。

技术领域

本发明涉及磁场调制电机领域，具体是一种复合转子无刷双馈电机及其机械偏移角度的确定方法。

背景技术

19世纪60年代后期，随着电力的广泛应用，人类开始步入电气化时代。在150多年的发展历程中，经济而可靠的电力极大地改善着人们生活的方方面面。如今电气化水平已经成为衡量一个国家和地区经济社会发展程度的重要指标。电气化与经济发展水平、能源平衡结构、生产技术进步、居民文化程度等因素密切相关。面对环境问题的日益突出和能源危机的不断加剧，大力实施清洁电能替代，降低电力、工业、建筑等部门的能源消耗和污染物排放，推动包括道路运输、水路运输和航空运输在内的交通电气化具有重要的战略意义和现实意义。电机是通过电磁场耦合完成机电能量转换的装置，在实际生产和生活中，电机承担绝大部分电能的产生和消耗，因而在电气化进程中扮演重要角色。

应用需求的多样化和精细化对电机的多样性提出了更高的要求。就电气性能而言，相比传统交流电机中的感应电机和电励磁同步电机，无刷双馈电机具有高效、高功率密度、宽调速范围的优点。其中，采用转子调制方式衍生的调制式无刷双馈电机，包括如短路线圈转子无刷双馈感应电机和凸极磁阻/多层磁障转子无刷双馈磁阻电机等。而兼具凸极磁阻和短路线圈的复合转子无刷双馈电机，本质上为凸极磁阻转子与嵌套环短路线圈转子结构的结合，旨在利用凸极磁阻和短路线圈的双重凸极性增强转子的磁场转换能力，相比无刷双馈磁阻电机在转矩输出及脉动抑制等方面存在明显的优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合转子无刷双馈电机及其机械偏移角度的确定方法，无刷双馈电机的凸极磁阻与短路线圈调制器的对称轴不重合，存在的空间机械偏移角度α，形似将短路线圈调制器沿逆时针方向偏移α机械角度后与凸极磁阻调制器组合而成；两种调制器的组合方式异步调制源磁动势分布过程中增加了相应源调制及和调制磁场转换系数，对于调制磁场能够提高基波及有效和调制谐波幅值，然而却削弱部分无效高次调制谐波幅值，从而有效改善无刷双馈电机的调制气隙磁场分布，增强磁场转换能力进而改善负载转矩输出能力，并能一定程度上抑制负载转矩脉动、转矩峰峰值等负面外特性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种复合转子无刷双馈电机，所述电机包括由内而外设置的复合转子调制器和定子，复合转子调制器和定子之间设有气隙；

所述复合转子调制器包括凸极磁阻调制器和短路线圈调制器；

所述凸极磁阻调制器和短路线圈调制器的对称轴的机械偏移角度α，α≠0；

所述定子包括定子铁心和电枢绕组，电枢绕组包括控制绕组和功率绕组，电枢绕组分布式缠绕在定子铁心上，控制绕组靠近气隙，功率绕组远离气隙。

进一步的，所述复合转子调制器中，凸极磁阻调制器和短路线圈调制器均异步调制由定子绕组建立的源磁动势，凸极磁阻调制器和短路线圈调制器等效主极对数相同，所建立的调制磁动势频谱一致，满足空间叠加的条件。

进一步的，所述复合转子调制器中，凸极磁阻调制器的凸极率为0.45-0.5，短路线圈调制器由2层或3层短路导条嵌套连接组成以保证高效的磁场调制能力。