双转子机电能量变换器的基础研究

双转子机电能量变换器是一种拥有两个电气端口和两个机械端口的多输入多输出机电换能装置,由于其特别适合混合动力汽车等多能源系统的功率传输,近年来受到国内外学者关注。 双转子机电能量变换器有分体式和同心式两种结构,分体式结构只具有机械耦合,数学模型简单;同心式结构在机械耦合的同时还具有电磁耦合,内外层气隙磁路共用中间转子铁心磁轭,既可以形成串联磁路,也可以形成并联磁路,多数是介于两者之间的一般情况。本文给出了具有磁场耦合的同心式双转子机电能量变换器的等效磁路,给出了线性磁路条件下的电磁方程和运动方程。 同心式双转子机电能量变换器没有成型的设计方法,磁场耦合给磁路计算带来困难。本文根据分体式双转子机电能量变换器结构和参数提出同心式双转子机电能量变换器的分体式设计方法,采用由内到外的设计顺序,先设计转子和中间转子内笼构成的主电机,然后合理选取中间转子厚度直接确定定子和中间转子外笼构成的副电机主要尺寸,最后选取他的线负荷和气隙磁密最大值。根据以上设计方法给出了基于感应电机的设计方案,研制了样机。 仿真分析表明,电机稳定工作时,定转子磁势相互影响,产生电磁转矩,其大小随两磁势所夹电角度变化而变化,同时受到中间转子内外表面齿槽影响。这种定转子的相互影响是不能忽略的。 同心式双转子机电能量变换器多以盘式结构出现,具有大扭矩、低惯量、高功率密度的特点,本文提出的基于感应电机的同心式双转子更具有调速范围宽广,可靠性高的优点,是一种应用于混合动力系统等大功率变速场合的有效方案。