凸極與軸向疊片( ala)磁阻式無刷雙饋電機電磁場對比分析
劉建國，趙魯，黃劭剛，吳慶江
（南昌大學電氣與自動化工程學院，南昌330029）
摘要：該文對凸極式與軸向疊片磁阻式無刷雙饋電機進行電磁場計算，給出線性與非線性條件下功率繞組與控制繞組電感參數波形，并計算出電感參數、功率繞組電壓與極弧系數、導磁迭片與非導磁迭片厚度比關系曲線。將這兩種電機進行了對比分析，在相同的定子結構、繞組排布、氣隙長度及相同的運行條件下，軸向疊片式無刷雙饋電機空載電壓值比凸極式無刷雙饋電機明顯要大，可以提高百分之30。
關鍵詞：凸極式；軸向疊片；磁阻式；無刷
中圖分類號：tm36 +1：tm352 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848( 2010) 07-0032-04
o引 言
無刷雙饋調速系統具有結構簡單、運行可靠和所需變頻器功率等級小等優點，因此近些年來引起了國內外學者的廣泛關注。上個世紀初，hunt首次提出了自級聯感應電機。這種電機通過兩個獨立的定子和同軸的兩個轉子經過適當的連接而組成，從而避免了滑環與電刷的使用，并且具有良好的低速運行和起動性能。之后，經過一批科學家的進一步完善，并且隨著電力電子技術的發展，這種新型無刷雙饋電機孕育面生。美國wisconsin大學、ohio州立大學、oregon州立大學等高等學校和科研機構對無刷雙饋電機進行了較為系統和深入的研究。無刷雙饋電機的轉子有多種形式，可分為鼠籠式、凸極磁阻式與軸向疊片磁阻式無刷雙饋電機。本文主要對凸極與軸向疊片磁阻式無刷雙饋電機進行電磁場計算及兩者之間的對比分析。
1凸極磁阻式無刷雙饋電機電感參數計算．
在凸極磁阻式無刷雙饋電機中，結構尺寸除氣隙長度外，極弧系數ap（如圖1）對電感參數的影響****。本文基于齒磁通法原理，利用ansys電磁場計算的二次開發軟件，從線性與非線性的角度對不同極弧系數進行電感參數計算，計算出極弧系數。與電感參數的關系鹽線，并與文獻[6]利用繞組函數法計算出的電感參數結果進行比較。
(1)當輸入電機鐵磁材料b-h曲線為線性，極弧系數為0 38時電感參數計算結果如圖2、圖3所示；
(2)當輸入電機鐵磁材料b-h曲線為非線性時，電感參數計算結果如圖4、圖5所示；
b-h曲線為線性時計算的電感參數結果與文獻[6]相似，自感與互感的波形幾乎一致，也證明了基于齒磁通法原理利用電磁場計算電感參數方法的正確性；b-h曲線為非線性時，功率繞組自感與互感脈動相對加大，功率組繞與控制繞組之間的互感并不呈正弦規律變化，而是發生一定程度的畸變。
為了計算分析電感參數與極弧系數的關系曲線，選取不同的極弧系數分別進行電磁場計算。功率繞組的自感、互感及控制繞組與功率繞組之間的互感與極弧系數的關系曲線分別如圖6、圖7所示：
圖7控制功率繞組互感與極弧系數關系曲線從上面圖形中可以看出，功率繞組的自感、互感隨著極弧系數αp的增加成土升趨勢，控制繞組與功率繞組之間的互感是先上升后下降。實現有效機電能量轉換所必須的速度電動勢正是由功率繞組與控制繞組之間的互感所產生，因此存在一個****極弧系數，其值為0. 32左右（控制繞組的自感、互感及與極弧系數αp的關系曲線和功率繞組相似，由于篇幅所限本文沒有給出）。
2 凸極磁阻式無刷雙饋電機電壓計算
當控制繞組電流旋轉頻率與轉子旋轉頻率大小、方向相同時斜槽空載相電壓波形及空載電壓與極弧系數的關系曲線如圖8、圖9所示。從功率繞組空載相電壓與極弧系數的關系曲線可以看出，功率繞組空載電壓隨著極弧系數的增加先上升后下降，當極弧系數αp=0. 32左右時空載電壓達到****值，這與功率繞組和控制繞組之間互感與極弧系數的關系曲線（如圖7）相對應，也進一步說昵實現有效 |
