[发明专利]双馈感应电机转子双极对数运行的磁场调制环设计方法

摘要

本发明公开了一种在交流励磁电机中实现双极对数磁场调制环的设计方法。在无磁场调制环的交流励磁电机中，若忽略齿槽效应，则定转子之间的气隙磁导在圆周方向任意位置呈现为恒定值，气隙中磁导率处处相等。本发明在设定磁场调制环调制块厚度上限的条件下，通过磁场调制环在圆周方向上的两类磁导并联设计，得到磁场调制环在圆周方向各偏转角处的调制块厚度。本发明突破了电机极槽设计的限制，在双馈感应电机的单个转子上实现了极对数为P_o和2P_o的双绕组设计。在此基础上，可实现极对数为P_o和2P_o的转子绕组共同交流励磁、极对数为P_o的转子绕组单独交流励磁或极对数为2P_o的转子绕组单独交流励磁，显著拓宽了双馈发电机的速度控制范围。

主权项

1.一种双馈感应电机转子双极对数运行的磁场调制环设计方法，其特征是，磁场调制环为环形，位于电机截面轴线偏转角度为θ且磁路截面面积为s的磁场调制环微元厚度lFe按以下步骤计算：1)设双馈感应电机定子绕组的极对数为ps，在电机转子槽数确定的条件下，设计两组转子绕组的极对数分别为pr1和pr2，且pr2＝2pr1；2)根据电机定子极对数ps和两组电机转子绕组极对数pr1和pr2，分别计算磁场调制环第一类、第二类磁导在电机气隙圆周方向的磁导交变次数N1和N2：N1＝ps+pr1    (式1a)N2＝ps+pr2    (式1b)3)设磁场调制环的厚度上限为l，位于电机截面轴线偏转角度为θ且磁路截面面积为s的磁场调制环的微元磁导为：式中，μFe为磁场调制环的相对磁导率，μair为空气的相对磁导率；由(式2)可得Λ(θ)的最大值Λmax(θ)和最小值Λmin(θ)分别为：4)依据磁场调制环的磁导由两类磁导并联的原则，由第一类、第二类磁导并联所构成，位于电机截面轴线偏转角度为θ且磁路截面面积为s的磁场调制环的微元磁导目标函数为：Λtarget(θ)＝M0+Msin[(ps+pr1) θ]+M0+Msin(ps+pr2) θ]    (式4)式中，M0为第一类磁导和第二类磁导的直流分量幅值，M为第一类磁导和第二类磁导的交流分量幅值；由(式4)可得：Λtarget(θ)的最大值为：Λtarget_max(θ)＝2M0+2M，Λtarget(θ)的最小值为：Λtarget_min(θ)＝2M0‑2M；5)以Λmax(θ)和Λmin(θ)作为约束条件，得：联立(式5a)和(式5b)得:6)将(式6a)和(式6b)所得M0和M代入(式4)，并根据(式2)可得：根据(式7)得位于电机截面轴线偏转角度为θ且磁路截面面积为s的磁场调制环微元厚度为：