[發明專利]一種復合轉子無刷雙饋電機及其機械偏移角度的確定方法

有效

• 申請號: 202011539225.6
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112636503B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 程明;文宏輝
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K1/24
• 分類號: H02K1/24;H02K3/52;H02K29/00
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 饒富春

本發明公開一種復合轉子無刷雙饋電機及其機械偏移角度的確定方法，電機包括由內而外設置的復合轉子調制器和定子，復合轉子調制器和定子之間設有氣隙；復合轉子調制器包括凸極磁阻調制器和短路線圈調制器；凸極磁阻調制器和短路線圈調制器的對稱軸的機械偏移角度α，α≠0；定子包括定子鐵心和電樞繞組，電樞繞組包括控制繞組和功率繞組，電樞繞組分布式纏繞在定子鐵心上，控制繞組靠近氣隙,功率繞組遠離氣隙。兩種調制器的組合方式異步調制源磁動勢分布過程中增加了相應源調制及和調制磁場轉換系數，從而有效改善無刷雙饋電機的調制氣隙磁場分布，增強磁場轉換能力進而改善負載轉矩輸出能力，并能一定程度上抑制負載轉矩脈動、轉矩峰峰值等負面外特性。

技術領域

本發明涉及磁場調制電機領域，具體是一種復合轉子無刷雙饋電機及其機械偏移角度的確定方法。

背景技術

19世紀60年代后期，隨著電力的廣泛應用，人類開始步入電氣化時代。在150多年的發展歷程中，經濟而可靠的電力極大地改善著人們生活的方方面面。如今電氣化水平已經成為衡量一個國家和地區經濟社會發展程度的重要指標。電氣化與經濟發展水平、能源平衡結構、生產技術進步、居民文化程度等因素密切相關。面對環境問題的日益突出和能源危機的不斷加劇，大力實施清潔電能替代，降低電力、工業、建筑等部門的能源消耗和污染物排放，推動包括道路運輸、水路運輸和航空運輸在內的交通電氣化具有重要的戰略意義和現實意義。電機是通過電磁場耦合完成機電能量轉換的裝置，在實際生產和生活中，電機承擔絕大部分電能的產生和消耗，因而在電氣化進程中扮演重要角色。

應用需求的多樣化和精細化對電機的多樣性提出了更高的要求。就電氣性能而言，相比傳統交流電機中的感應電機和電勵磁同步電機，無刷雙饋電機具有高效、高功率密度、寬調速范圍的優點。其中，采用轉子調制方式衍生的調制式無刷雙饋電機，包括如短路線圈轉子無刷雙饋感應電機和凸極磁阻/多層磁障轉子無刷雙饋磁阻電機等。而兼具凸極磁阻和短路線圈的復合轉子無刷雙饋電機，本質上為凸極磁阻轉子與嵌套環短路線圈轉子結構的結合，旨在利用凸極磁阻和短路線圈的雙重凸極性增強轉子的磁場轉換能力，相比無刷雙饋磁阻電機在轉矩輸出及脈動抑制等方面存在明顯的優勢。

發明內容

本發明的目的在于提供一種復合轉子無刷雙饋電機及其機械偏移角度的確定方法，無刷雙饋電機的凸極磁阻與短路線圈調制器的對稱軸不重合，存在的空間機械偏移角度α，形似將短路線圈調制器沿逆時針方向偏移α機械角度后與凸極磁阻調制器組合而成；兩種調制器的組合方式異步調制源磁動勢分布過程中增加了相應源調制及和調制磁場轉換系數，對于調制磁場能夠提高基波及有效和調制諧波幅值，然而卻削弱部分無效高次調制諧波幅值，從而有效改善無刷雙饋電機的調制氣隙磁場分布，增強磁場轉換能力進而改善負載轉矩輸出能力，并能一定程度上抑制負載轉矩脈動、轉矩峰峰值等負面外特性。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種復合轉子無刷雙饋電機，所述電機包括由內而外設置的復合轉子調制器和定子，復合轉子調制器和定子之間設有氣隙；

所述復合轉子調制器包括凸極磁阻調制器和短路線圈調制器；

所述凸極磁阻調制器和短路線圈調制器的對稱軸的機械偏移角度α，α≠0；

所述定子包括定子鐵心和電樞繞組，電樞繞組包括控制繞組和功率繞組，電樞繞組分布式纏繞在定子鐵心上，控制繞組靠近氣隙，功率繞組遠離氣隙。

進一步的，所述復合轉子調制器中，凸極磁阻調制器和短路線圈調制器均異步調制由定子繞組建立的源磁動勢，凸極磁阻調制器和短路線圈調制器等效主極對數相同，所建立的調制磁動勢頻譜一致，滿足空間疊加的條件。

進一步的，所述復合轉子調制器中，凸極磁阻調制器的凸極率為0.45-0.5，短路線圈調制器由2層或3層短路導條嵌套連接組成以保證高效的磁場調制能力。