模块组合式交流电机定子分块规则与不等跨距绕组研究

低速大功率交流电机是指转速低于500r/min、功率在兆瓦级以上的电机,主要应用在大型水轮发电机、永磁同步风力发电机以及大型矿井提升直驱和大型船舶主推进等场合,在国民经济中占有重要的位置。针对其传统制造过程中存在的加工、装配和维护困难等问题,提出了一种新型模块组合式定子结构。在研究定子分块规则的基础上,通过计算每极每相槽数q不同时定子独立模块所需最小槽数,以及对应情况下的绕组分布系数、短距系数和削弱谐波次数,从绕组利用率和削弱谐波能力方面总结出了对于该种电机而言每极每相槽数q的选取方法。最后搭建试验台,对样机进行了实验,实验结果表明了分块规律的正确性以及模块组合式定子结构的可行性,为进一步研究奠定了基础。

基于非线性混合模型的模块组合式永磁电机磁场解析

为准确计算模块组合式永磁电机的电磁性能,该文建立了一种子域法和等效磁网络法相结合的非线性混合磁场解析模型。通过在子域模型定子槽边界施加等效电流片,非线性磁场解析模型可等效成为考虑了饱和效应的线性磁场解析模型。改进子域解析模型边界上的等效电流密度在等效磁网络模型中计算,等效磁网络中的磁通源需要在子域法中计算,因此需采用迭代算法进行求解。等效磁网络模型中考虑了相邻定子模块之间的装配气隙。基于该非线性混合磁场解析模型计算了电机的气隙磁通密度、空载反电动势和电磁转矩,并重点分析模块组合式永磁电机在不对称运行状态下的电磁特性。最后通过有限元仿真结果和样机实验数据验证了该非线性混合磁场解析模型的正确性。