本文選題：無刷雙饋電機(jī)　切入點：混合轉(zhuǎn)子　出處：《沈陽工業(yè)大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：無刷雙饋電機(jī)是一種運行可靠的通用交流電機(jī)，在變速恒頻恒壓發(fā)電和大容量變頻調(diào)速系統(tǒng)中具有廣泛應(yīng)用前景。本文以國家自然科學(xué)基金和遼寧省科技攻關(guān)項目為研究背景，以新型混合轉(zhuǎn)子無刷雙饋電機(jī)為研究對象，進(jìn)行電機(jī)的電磁特性分析與實驗研究。主要研究工作包括以下幾方面內(nèi)容： 基于無刷雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子演變歷程和磁場調(diào)制機(jī)理，針對無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子耦合能力弱制約電機(jī)推廣應(yīng)用的瓶頸問題，提出了具有強(qiáng)耦合能力的隔磁磁障與短路籠條相結(jié)合的新型混合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。采用解析法和有限元分析法進(jìn)一步揭示了新型混合轉(zhuǎn)子的磁場調(diào)制機(jī)理。通過對不同類型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)無刷雙饋電機(jī)磁場調(diào)制能力對比分析，證明了提出的混合轉(zhuǎn)子在磁場調(diào)制能力方面具有突出優(yōu)勢。 為使提出的新型混合轉(zhuǎn)子具有最佳的磁場調(diào)制作用，，首次系統(tǒng)地對該種轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。采用有限元法，計算和分析了轉(zhuǎn)子極弧系數(shù)、導(dǎo)磁層數(shù)目、導(dǎo)磁層與非導(dǎo)磁層寬度比、有無公共籠條、短路籠條組數(shù)、短路籠條層數(shù)等結(jié)構(gòu)參數(shù)對電機(jī)磁場調(diào)制能力的影響，確定了獲得最佳耦合能力的電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)方案，為新型混合轉(zhuǎn)子的設(shè)計和研制提供了理論基礎(chǔ)。 為研究和分析該種新型電機(jī)的靜、動態(tài)特性，對新型混合轉(zhuǎn)子無刷雙饋電機(jī)進(jìn)行了電磁分析和動態(tài)特性仿真。對無刷雙饋電機(jī)電磁設(shè)計的幾個關(guān)鍵問題進(jìn)行分析；基于能量攝動法，對混合轉(zhuǎn)子無刷雙饋電機(jī)的電感參數(shù)進(jìn)行了計算；對電動機(jī)和發(fā)電機(jī)運行時無刷雙饋電機(jī)的特性進(jìn)行了動態(tài)仿真，對比分析了磁障轉(zhuǎn)子和混合轉(zhuǎn)子的運行性能。 針對無刷雙饋電機(jī)氣隙磁場諧波可能引起的徑向不平衡電磁力，進(jìn)行了理論分析與仿真研究。推導(dǎo)了氣隙磁密的解析表達(dá)式，據(jù)此分析了氣隙磁場的影響因素；采用解析分析和有限元分析法，研究了極數(shù)配合對氣隙諧波磁場和徑向電磁力的影響，得出了極數(shù)配合的選擇依據(jù)。有助于在電機(jī)設(shè)計時避免電機(jī)產(chǎn)生大的單邊磁拉力，減少電機(jī)的振動和噪聲。 在國內(nèi)外首次設(shè)計、研制了新型混合轉(zhuǎn)子和磁障轉(zhuǎn)子共用同一定子的兩臺無刷雙饋電機(jī)試驗樣機(jī)，對兩種不同轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)電機(jī)進(jìn)行了全面的對比實驗研究。用電感參數(shù)的“靜測法”對兩種轉(zhuǎn)子電機(jī)的電感參數(shù)進(jìn)行了測試和分析；對磁障和混合轉(zhuǎn)子無刷雙饋電機(jī)分別進(jìn)行了電動和發(fā)電機(jī)空載和負(fù)載的性能試驗，對不同運行方式進(jìn)行全面的性能測試。對比分析兩種轉(zhuǎn)子的實驗結(jié)果，證明了提出的新型混合轉(zhuǎn)子具有強(qiáng)的磁場調(diào)制作用和帶負(fù)載運行能力，具有良好的運行性能，進(jìn)一步驗證了理論分析和研究方法的正確性和有效性。
[Abstract]:The brushless doubly fed machine is a kind of universal AC motor is reliable, and has wide application prospect in the variable speed constant frequency power and large capacity VVVF system. Based on the National Natural Science Fund and Liaoning province science and technology research project as the background, the new hybrid rotor brushless doubly fed machine as the research object, electromagnetic characteristic analysis and experimental study of motor. The main research work includes the following aspects:
The history and evolution of the magnetic field modulation mechanism of rotor BDFM based on brushless doubly fed motor rotor coupling ability weak bottleneck restricting the application of the motor, the strong coupling ability of magnetic barrier and short circuit cage combination of new hybrid rotor structure. By using analytic method and finite element analysis to further reveal the magnetic field modulation mechanism of a new type of hybrid rotor. Through the different types of rotor structure of brushless doubly fed motor magnetic field modulation analysis ability, proved that the proposed hybrid rotor has advantages in magnetic field modulation capability.
In order to make the new hybrid rotor has the best effect of magnetic field modulation, systematically for the first time on the structural parameters of the rotor were optimized. Using the finite element method, the calculation and analysis of rotor pole arc coefficient, magnetic layer number, magnetic layer and non magnetic layer width ratio, there is no public cage short circuit cage group, the number of short cage layers and the structure parameters on the magnetic field modulation capability, and determine the motor structure parameters to get the best coupling scheme, provides a theoretical basis for the design and development of new hybrid rotor.
As the research and analysis of the new motor of the static, dynamic characteristics of new hybrid rotor BDFM simulation of electromagnetic analysis and dynamic characteristics of brushless doubly fed motor electromagnetic design. Several key problems are analyzed; the energy perturbation method based on inductance parameters of brushless doubly fed motor for hybrid rotor calculate; characteristics of motor and generator operation of brushless doubly fed machine for dynamic simulation, comparative analysis of the performance of magnetic barrier rotor and hybrid rotor.
The radial brushless doubly fed motor air gap magnetic field harmonics caused by the unbalanced electromagnetic force, through theoretical analysis and simulation study. Analytical expressions of air gap flux density is deduced, then analyzes the influencing factors of the air gap magnetic field; by theoretical analysis and finite element analysis method, research the influence on the pole match the air gap harmonic magnetic field and radial electromagnetic force, the choice basis of pole number combination. To help avoid large unilateral magnetic force generated by the motor in the motor design, reduce the vibration and noise of motor.
The design for the first time at home and abroad, to develop a new type of hybrid rotor and magnetic barrier rotor share the same stator two BDFM prototype, two different kinds of rotor structure are compared comprehensive experimental research. The inductance parameters of inductance with the "static method" on the two rotor motor is tested and analysis; on the magnetic barrier and mixed rotor brushless double fed motor and electric generator respectively, no-load and load performance test, performance test of different operation modes. Comprehensive analysis of experimental results of two kinds of rotor contrast, proved that the new hybrid rotor provided with magnetic field modulation and high load operation ability, good performance, to further verify the correctness and validity of the theoretical analysis and research methods.

【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM301

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1633397