用于传动系统的开关磁阻式双转子电机的基础研究

双转子电机作为一种新型结构的电机,在传动系统应用时,可以实现无级变速等功能,在汽车传动和风力发电等领域具有广阔的应用前景,成为近几年国内外学者研究的热点。 双转子电机是在传统电机的基础上增加一个转子,进而演变成双机械端口和双电气端口的新型电机。目前已出现基于感应电机原理和永磁电机原理的双转子电机。 针对汽车传动系统的高可靠性、较宽的恒功率区和调速范围的特点和要求,作者提出了基于开关磁阻电机原理的双转子电机。其主要特点是外转子为内外双凸极结构,结构简单,可靠性高,并且具有恒功率范围宽的优点。 论文阐述了开关磁阻式双转子电机的工作机理,基于其磁路结构建立了等效磁网络模型,分析了外转子轭部在等效模型中的作用;在线性磁路条件下解析了统一模型的磁链方程、电动势方程、转矩方程和机械运动方程,分析了静态特性。建立了基本的开关磁阻式双转子电机的理论分析与计算基础。 提出了开关磁阻式双转子电机的一种指标选择和设计方法,基于此方法设计了实验样机。以样机为原型,分析了主要参数对开关磁阻式双转子电机性能的影响,为优化设计和性能核算奠定了基础。通过对开关磁阻式双转子电机进行了二维有限元仿真,研究其内部电磁关系。分析了磁耦合对内外转子转矩性能的影响,并与定转子绕组单独通电时的转矩波形比较,得出了转矩特性的规律。 作者研制了实验样机,进行了实验研究,测试了外电机外特性以及电机静态矩角特性,并与仿真结果进行了比较,验证理论分析的正确性。