6+2极改进型磁阻转子无刷双馈发电机设计

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　　无刷双馈电机是一种新型的电机，不仅具有无刷可靠的结构，而且具有良好的起动和运行特性，并可方便地实现异步、同步、双馈和发电等多种运行方式。无刷双馈电机的运行原理与传统的交流电机有较大的差别，定子上有2套不同极数的三相对绕组，分别称为功率绕组和控制绕组，转子采用笼型或磁阻型结构，实现无刷化，通过电机转子的磁动势谐波对定子不同极数的旋转磁场进行调制，实现电机能量的转换。
　　
　　6+2极改进型磁阻转子无刷双馈发电机设计过程
　　设计一台（6+2）极改进型磁阻转子无刷双馈发电机，转子结构为改进型磁阻转子，额定功率5KW左右，效率70%。通过对定子尺寸，定子绕组，转子结构的优化，确定最佳方案。
　　定子设计 无刷双馈电机定子结构与普通交流电机结构类似。如下所示：
　　中心高180mm，定子铁心外径290mm，定子内径D1i=160mm，气隙长g=0.4mm，转子外径159.2mm，转子内径70mm,铁心长220mm, 定子槽数36。
　　定子尺寸设计 定子内径的选取影响槽面积大小和电机的出力情况。因此，电机定子内径的选取是根据在槽面积满足条件下的最大内径的原则。选择不同定子内径进行对比分析，由于对绕组进行初步选择，每槽导体面积为313.6mm2，在满足槽满率的情况下，槽面积大概在400mm2左右，分析结果如表所示：
　　
　　当定子内径大于180mm时，槽面积过小，下线困难。定子内径为160mm，电机输出功率过小。选择定子内径170mm。
　　定子齿宽确定 定子铁心选择平行齿。选择不同齿宽方案进行对比分析，结果如表所示：
　　
　　其中，Btmax为定子齿部磁密最大值。通过对比分析，选择齿宽7mm。定子轭高同样影响电机的槽面积和轭部磁密饱和程度，选择不同轭高方案进行对比分析，结果如表所示：
　　
　　选择轭高22mm。通过对不同定子基本尺寸的选取，确定电机定子结构方案，齿宽7mm，轭高22mm，槽面积S=402.3mm2。
　　定子绕组设计 为了绕组设计有较大的选择余地，采用双套绕组方案。每套绕组选择双层短距叠绕组（每槽4个线圈边），以使各绕组基波系数尽可能大，减少主副绕组之间的直接耦合。
　　节距的选取：在设计过程中选择功率绕组（6极）yp=5，放置在槽底；控制绕组（2极）yq=13，放置在槽底。
　　
　　匝数和线规的选取
　　无刷双馈电机定子两套绕放置在同一定子铁心中，共用一套磁路。因此，合理选择匝数和线规对于提高电机效率和功率密度是很有必要的。
　　功率绕组和控制绕组匝数和线规初选：功率绕组线规选取1-Ф1.25，导线截面积为1.227mm2。
　　控制绕组匝数和线规选取：控制绕组线规选取1-Ф1.25，导线截面积为1.227mm2。
　　经初步计算，每槽导体面积为：
　　
　　电机槽满率为，基本满足下线要求。
　　电机转速范围在500r/min―1000r/min，当电机转速与同步速之差越大，控制绕组阻抗越大，电机励磁严重下降。因此，选择降低控制绕组匝数，来降低非同步运行时控制绕组阻抗值。表是降低控制绕组匝数不同方案的对比分析。
　　最终选取功率绕组每相串联匝数为Np=420，线规为2-Ф1.0；控制绕组每相串联匝数为Nq=240，线规为2-Ф1.25。
　　转子设计 转子结构选择改进型磁阻转子，选择每个齿上增加一个深槽的方案。
　　极弧系数的选取 通过不同极弧系数方案的性能分析，结果如表所示。
　　
　　选取极弧系数0.4。
　　齿长度的选取 齿的长度对转子的耦合能力影响不大，选取齿长度25mm。
　　深槽尺寸的确定 深槽最大隔磁宽度是2mm，选取深槽宽度2mm。深槽长度对转子的耦合能力影响不大，因此将深槽开至距转轴5mm位置。
　　设计一台6+2极改进型磁阻转子无刷双馈发电机。在定子尺寸设计过程中，对定子内径，定子齿宽，定子轭高进行优化，确定定子尺寸方案。在定子绕组设计过程中，确定了主副绕组的最佳节距，匝数和线规，以及主副绕组的位置。在转子设计过程中，对基本转子结构，极弧系数，齿长度，深槽尺寸进行了优化，确定了转子尺寸方案。

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