研究与设计ＥＭＣＡ

电札与控帚Ｊ应用２０１２，３９（７）

６２４ ４２ ６０

５ ２３ ４１ ５９

（ｂ）控制绕组（８极）

Ｖ

／

图２槽电动势星形图

２．２转子设计

目前无刷双馈电机还没能应用于工业生产中，

重要的原因在于该电机的磁场调制能力不高，从而

导致电机的效率不高。转子在机电能量转换中起

着决定性作用，因此寻求良好磁场调制性能的转子

结构，是提高该电机效率和推进产业化的关键所

在。无刷双馈电机主要有两类转子，笼型转子和磁

阻类转子。笼型转子磁场调制能力不高，而且转子

笼条电流流过存在铜耗，因此效率不高；磁阻类转

子分为普通凸极磁阻转子、磁障式磁阻转子和混合

转子。论文对上述四种转子进行了有限元分析，根

据气隙磁通密度的傅里叶分解，研究有用谐波的大

小，得到他们的磁场调制能力。１２／８极四种不同

转子结构的无刷双馈电机有限元模型如图３所示。

前期研究已经证明，普通磁阻转子无刷双馈电机

（图３（ｂ））的磁耦合能力较弱，为了改变磁通流

向，使跨极磁通进一步减少，在普通磁阻转子的凸

极上加上隔磁层，增大ｄ轴磁通，减少ｑ轴磁通，有

望增强磁场调制效果，称为磁障式磁阻转子，如

图３（Ｃ）所示。图３（ｄ）是一种新型的转子结构形

式，在磁障式磁阻转子基础上，加上公共笼条，笼条

沿轴向均匀放人，并将两个端部都短路，这样做可

以为电机输出更大的电磁转矩。

（ｂ）凸极磁阻转子

蘩豢

（ｃ）磁障式磁阻转子

（ｄ）笼条和磁障混合转子

图３不同转子结构无刷双馈电机

利用有限元分析软件，对磁场调制能力进行

分析。图４显示了混合转子气隙磁密和有效谐波

大小。从图４可看出机电能量转换的过程，当功

率绕组单独激励时，产生了最大的６次谐波（１２

极）和较大的４次谐波（８极），同理，当控制绕组

单独激励时，产生了最大的４次谐波和较大的

６次谐波。当无刷双馈电机运行时，气隙中所产

生的有用谐波（即６次谐波和４次谐波）通过上

述转子完成能量交换。

０．６

０．４

０．２

０

一Ｏ．２

—０４

—０．６

Ｏ

３００

６００

９００

转子位置角“。）

０．５

０．４

巴０．３

∞０．２

Ｏ，１

０

（ａ）功率绕组单独激励时

糙妄琴Ｕ

（ｂ）控制绕组单独激励时

图４新型转子无刷双馈电机气隙磁密波形和气

隙磁密傅里叶分解

图５显示了四种不同转子结构无刷双馈电机

在功率绕组和控制绕组分别单独激励时的谐波大

小。由图５可看出，按照笼型转子、凸极磁阻转

子、磁障式磁阻转子和笼条及磁障结合式转子的

顺序，不管是８极绕组单独激励，还是４极绕组单

独激励，其气隙磁场中有用谐波（４次和２次谐

波）的含量逐步增大，而对机电能量交换无用的

高次谐波含量逐步减小，具有明显的规律性，证明

了四种转子的磁场调制能力从前往后逐步增大。

２

５

＂

＂

＂

％

＂

¨

”

弛

＂

万方数据