在能源日趋紧张的今天,开发研制新型高效感应电机具有重要的意义和广阔的发展前景。为了提高感应电机的性能指标,德国西门子公司和Esslingen工业大学的Neuberger博士等人于2002年提出了一种新型结构的内外双转子感应电机,研制了实验样机,并在德国申请了专利。
该电机在结构上与普通感应电机有很大的不同,特别是当电机的极数较少时(如2极和4极),定子绕组的电阻和漏电抗相对较小,激磁电抗较大,因此,使电机的运行效率和功率因数得到改善,是一种高效节能电机。但目前国内外对该种电机的研究还很初步,研究手段和设计方法还处在探讨阶段。
本文首先分析了该种电机的特殊结构和运行机理,对电机的基本电磁理论进行了研究。研究了电机的磁路计算方法,建立了电机的磁势和电势平衡关系,得出了该种电机的等效磁路和电路,为该种电机的分析与设计打下了理论基础。
其次,基于ANSYS磁场分析软件,对该种电机进行了磁场分析。在对电机定子和内外两个转子进行系统建模的基础上,计算了电机的空载磁场分布和旋转情况,并将磁场计算结果与设计结果进行了对比分析。
第三,对内外双转子感应电机进行了磁场分析。建立了内外双转子感应电机动态分析的数学模型,给出了端电压约束,推导了电机的运动方程,对电机的起动过程和运动特性进行了仿真研究,据此分析了内外双转子对电机出力的贡献。
最后,进行了内外双转子感应电机电磁设计方法的研究,并设计了一台11kW的样机,给出了内外双转子电机与传统感应电机在参数和性能上的比较。绘制了样机的全套设计图纸。在常规感应电机电磁设计程序的基础上,对该种电机磁路和绕组参数的特殊设计方法进行了研究,总结归纳了该种电机性能计算的全套计算公式。此外,还改进完善了现有电机的机械结构,申请了国家实用新型专利,并获授权(专利号为:ZL2004200C0230.7)。
