[发明专利]一种无刷电励磁磁场调制电机感应脉动电压削弱方法

说明书

本发明涉及电机设计领域，具体的是一种无刷电励磁磁场调制电机感应脉动电压削弱方法，采用双三相电枢绕组的无刷电励磁磁场调制电机的励磁绕组绕组感应脉动电压的削弱方法，该方法基于绕组磁链的数学表达式，以励磁绕组感应脉动电压削弱最大化为原则，解析推导了两套电枢绕组之间最优削弱相位差，并通过电枢线圈之间的相位关系，给出了双三相电枢绕组的绕组分相原则和其适用条件。本发明的励磁绕组感应脉动电压削弱方法思路明确，操作简单，本发明的采用双三相电枢绕组的无刷电励磁磁场调制电机具有励磁绕组感应脉动电压幅值低、转矩密度大、电机电压等级和绝缘等级要求较低的特点，体现出优越的电机性能。

技术领域

本发明涉及电机设计领域，具体的是一种无刷电励磁磁场调制电机感应脉动电压削弱方法。

背景技术

过去二十多年来，使用稀土永磁体的永磁电机，因其高转矩密度、高效率的优势受到了广泛的关注。但是，永磁电机也存在一些缺陷，诸如工作温度受限、弱磁能力相对较差、永磁体价格高昂且波动巨大等。电励磁电机使用励磁绕组产生空载气隙磁场，取代了永磁电机内部的永磁体，从而克服了永磁电机的一系列固有缺陷。

电励磁电机可以分为两种，一种是传统的转子绕线式电励磁电机，其电枢绕组和励磁绕组分别位于定子和转子上。转子绕线式电励磁电机在低速发电机、交通工具牵引电机等领域都取得了广泛的应用，但其转子励磁需要电刷、滑环或交流励磁装置，增大了电机系统的体积、降低了其功率密度。另一种电励磁电机是无刷电励磁磁场调制电机，该种电机的电枢绕组和励磁绕组同时放置在定子上，从而实现了无刷运行。

但是，无刷电励磁磁场调制电机也存在励磁绕组感应脉动电压问题，其不仅会导致励磁电流脉动，降低电机的控制性能，甚至会危害励磁电源的稳定性。因此，无刷电励磁磁场调制电机的励磁绕组感应脉动电压削弱方法具有重要意义。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种无刷电励磁磁场调制电机感应脉动电压削弱方法，能够有效削弱无刷电励磁磁场调制电机的励磁绕组感应脉动电压。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种无刷电励磁磁场调制电机感应脉动电压削弱方法，所述无刷电励磁磁场调制电机由定子、转子、绕组组成，其中定子和转子之间存在气隙，定子和转子均为凸极结构，定子槽内嵌有绕组，转子槽内没有填充物，其特征在于，所述电机的绕组分为励磁绕组和电枢绕组，当电机运行时，励磁绕组通入直流电，电枢绕组通入对称交流电，电枢绕组分为两套三相绕组，一套由A相绕组、B相绕组和C相绕组组成，另一套则由A’相绕组、B’相绕组和C’相绕组组成；

所述削弱方法包括以下步骤：

一、使用有限元仿真计算出采用单三相电枢绕组的无刷电励磁磁场调制电机的励磁绕组感应脉动电压，观察其在一个电周期内的脉动次数，记其为3r；

二、根据电机的定子槽数N_s和转子极对数N_r，判断该种电机是否可以用使用励磁绕组感应脉动电压方法；

三、若无刷电励磁磁通调制电机满足步骤二的要求，则可以将电枢绕组分为两套，其具体实施步骤如下：

1)、将一个电枢线圈定为A相线圈，记其电角度相位为0°，根据其余线圈与该线圈的位置关系依次给出它们的电角度相位；

2)、将电角度相位在0°～60°和180°～240°的线圈划分为A相线圈和A’相线圈；电角度相位在120°～180°和300°～360°的线圈划分为B相线圈和B’相线圈，电角度相位在240°～300°和60°～180°的线圈划分为C相线圈和C’相线圈，电角度相位在180°～240°、300°～360°和60°～180°的线圈需要反向连接。