[發明專利]雙饋感應電機轉子雙極對數運行的磁場調制環設計方法

有效

• 申請號: 201611103477.8
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106655675B
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 駱皓;黃燦;王朋;曾磊;王友龍;詹熙;侍正坤;周紅勇
• 申請（專利權）人: 國電南京自動化股份有限公司;南京工程學院
• 主分類號: H02K17/30
• 分類號: H02K17/30
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 耿英;董建林

本發明公開了一種在交流勵磁電機中實現雙極對數磁場調制環的設計方法。在無磁場調制環的交流勵磁電機中，若忽略齒槽效應，則定轉子之間的氣隙磁導在圓周方向任意位置呈現為恒定值，氣隙中磁導率處處相等。本發明在設定磁場調制環調制塊厚度上限的條件下，通過磁場調制環在圓周方向上的兩類磁導并聯設計，得到磁場調制環在圓周方向各偏轉角處的調制塊厚度。本發明突破了電機極槽設計的限制，在雙饋感應電機的單個轉子上實現了極對數為P_o和2P_o的雙繞組設計。在此基礎上，可實現極對數為P_o和2P_o的轉子繞組共同交流勵磁、極對數為P_o的轉子繞組單獨交流勵磁或極對數為2P_o的轉子繞組單獨交流勵磁，顯著拓寬了雙饋發電機的速度控制范圍。

技術領域

本發明涉及一種實現雙饋感應電機轉子雙極對數運行的磁場調制環設計方法，屬于電氣傳動應用技術領域。

背景技術

磁場調制的工作原理以磁調制環引起氣隙磁導的變化為基礎，實現了電機不同極對數繞組之間的磁場耦合和功率傳遞，常用基本結構如圖1所示。基于此原理，永磁齒輪實現了原動軸和從動軸之間的非接觸式轉速變換和轉矩變換。此外，已有研究成果實現了將基于磁場調制的永磁齒輪集成于電機中，實現了電機的“減速式”運行。磁場調制環的結構設計是實現磁場調制、磁場極對數變化的關鍵因素。若雙饋感應電機氣隙中圓周方向呈現正弦分布的P_i對極氣隙磁動勢經過如圖1所示磁場調制環，在忽略磁場調制環圓周方向高次諧波磁導的條件下，若磁場調制環的調制塊數為N，則磁通包括P_i對極、N-P_i對極和N+P_i對極。其中，N-P_i對極和N+P_i對極的磁場旋轉方向相反。

目前磁場調制環設計多包含如下特點：

1)基本結構如圖1所示，采用塊狀調制塊在圓周方向上的等占空比分布。采用此方法實現的交流基波磁導周期即為磁導經過一個圓周的正弦交變次數。

2)若某一繞組極對數為P_i,另一繞組極對數為P_o，假定P_i<P_o，則調制塊數N應設計為N＝P_o-P_i或N＝P_o+P_i。

3)若某一繞組極對數為P_i,另一繞組極對數為P_o，假定P_i<P_o：若調制塊數N設計為N＝P_o-P_i，則極對數為P_i的磁場經磁場調制后的磁通包括P_i對極、 P_o對極和N-2P_i對極。考慮到電機極槽設計的限制，僅可通過磁場調制后的P_o對極磁場實現功率傳遞；若調制塊數N設計為N＝P_o+P_i，則極對數為P_i的磁場經磁場調制后的磁通包括P_i對極、P_o對極和N+2P_i對極。考慮到電機極槽設計的限制，僅可通過磁場調制后的P_o對極磁場實現功率傳遞。

發明內容

本發明公開了一種在交流勵磁感應電機中實現雙極對數磁場調制環的設計方法。本發明以定轉子極對數為基礎，在設定磁場調制環調制塊厚度上限的條件下，通過磁場調制環在圓周方向上的兩類磁導并聯設計，提出了一種磁場調制環的形狀確定方法。本發明實現了某極對數為P_i的磁場經過磁場調制后，同時產生極對數為P_o和2P_o的磁場，且磁場旋轉方向相同。本發明突破了電機極槽設計的限制，為雙饋感應電機在單個轉子上實現極對數為P_o和2P_o的雙繞組設計提供了技術可行性。