交流调磁双交错混合励磁电机空载调磁特性及结构参数的影响

摘要

稀土永磁材料的磁能积比较高，但其在永磁电机内产生的气隙磁场难以调节，基本保持不变，因此使得电机的调速范围受到一定的限制。在永磁电机中引入电励磁绕组的混合励磁电机，一定程度上优化了永磁电机的磁场调节问题，兼具了永磁电机和电励磁电机二者的优点。但目前的混合励磁电机基本都采用直流调磁，存在双向调磁能力不对称等问题。因此又提出了采用交流调磁的新型混合励磁电机结构，即交流调磁双交错混合励磁同步电机。该电机采用交流电流进行调磁，可以实现气隙磁场双向对称调节，增强电机的弱磁能力，扩大电机的调速范围。 本文针对该电机的结构参数以及空载调磁特性进行研究。论文首先介绍该电机的拓扑结构和运行原理，阐明交流调磁与直流调磁的区别，根据其结构特点以及磁通路径推导磁链方程、电压平衡方程、功率平衡方程和转矩方程；其次根据得到的功率平衡方程分析其有功功率和无功功率，得出双交错混合励磁电机的功角特性曲线；第三，分析交流调磁双交错混合励磁电机的极槽配合选择，探讨影响极槽配合的因素，通过仿真计算列出该电机在不同绕组类型和分相方法下 48 槽以内所有能够选择的极槽配合，并且探讨采用等厚磁钢产生正弦反电势的可行性。 双交错电机的空载调磁试验验证了在改变励磁电流的大小和相位时，双交错电机的反电势也随之改变，且增磁和弱磁的调整范围对称；等厚磁钢样机试验验证了采用等厚磁钢也能够得到正弦反电势。

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