1、混合勵磁同步電機(jī)作為一種新型電機(jī)結(jié)構(gòu)形式,內(nèi)部既有永磁體又有勵磁繞組,可以有效解決永磁電機(jī)氣隙磁場調(diào)節(jié)困難以及電勵磁電機(jī)效率相對較低的問題,具有較大的研究應(yīng)用價值。與此同時,無刷同步電機(jī)由于其可靠性高、維護(hù)簡單,在航空、風(fēng)電等領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用。因此,探索具有功率密度高、可控性好、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)的新型交流變頻無刷同步電機(jī)具有重要意義。
　　 本文研究了一種新型切向/徑向磁路并聯(lián)結(jié)構(gòu)的混合勵磁同步電機(jī)(Tangential/R

2、adial Hybrid Excitation Synchronous Machine,簡稱T/R-HESM),詳細(xì)介紹了該電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。根據(jù)電機(jī)特殊的切向/徑向磁路特點(diǎn),建立了其等效磁路模型,從磁路角度分析了電機(jī)的磁場調(diào)節(jié)原理。采用有限元分析法,在JMAG-Studio軟件中建立了T/R-HESM的2D有限元模型,仿真獲得了該電機(jī)的磁場分布情況及一系列靜態(tài)、動態(tài)特性。結(jié)果表明:該電機(jī)可方便地實(shí)現(xiàn)氣隙磁場的完全調(diào)節(jié)與控制,其

3、并聯(lián)磁路能形成顯著的聚磁效應(yīng)。為了提高T/R-HESM的運(yùn)行可靠性,拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域,采用旋轉(zhuǎn)整流器技術(shù)對電機(jī)進(jìn)行了無刷化改進(jìn)。針對T/R-HESM的特殊結(jié)構(gòu),本文提出了兩級式無刷復(fù)勵方案,并對無刷勵磁系統(tǒng)的核心部件勵磁機(jī)進(jìn)行了電磁設(shè)計,分別建立了其在空載和帶旋轉(zhuǎn)整流器兩種情況下的有限元模型,仿真分析了勵磁機(jī)的空載特性及電流放大特性,以及旋轉(zhuǎn)整流器輸入、輸出情況。結(jié)果證明無刷勵磁系統(tǒng)完全滿足T/R-HESM的勵磁要求。為了對整個電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)

4、行深入的研究,在MATLAB中建立了兩級式電機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,仿真得到了無刷勵磁系統(tǒng)的相關(guān)特性,以及兩級式電機(jī)的發(fā)電特性,其結(jié)果與JMAG-Studio電磁仿真所得是一致的。
　　 最后,設(shè)計生產(chǎn)了一臺380V/1.5KW的樣機(jī)進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。分別對主發(fā)電機(jī),勵磁機(jī)以及整個兩級式電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了靜態(tài)、動態(tài)特性試驗(yàn)。所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果不僅驗(yàn)證了T/R-HESM以及勵磁機(jī)在理論分析、電磁設(shè)計上的合理性以及仿真分析上的正確性,也證明了整個系統(tǒng)