分数槽单节距绕组双定子永磁电机设计与分析

"这篇博士学位论文主要探讨了新型双定子永磁电机的设计与研究，该电机结合了分数槽单节距绕组和双定子结构的优势，旨在实现低定位转矩、低惯量以及高转矩密度。论文作者为张东，导师为江建中，专业领域为电力电子与电力传动，完成于2007年。 新型双定子永磁电机采用分数槽单节距绕组，这种绕组设计能够减少端部尺寸，节省铜材，降低铜耗，提高效率，且自定位转矩较低。此外，它还继承了双定子电机的高转矩输出、高材料利用率和低惯量特性。然而，由于双定子结构导致的内外定子磁场耦合，使得电机的磁场计算变得复杂，需要精确的分析方法。论文中采用了先进的磁场计算技术对此进行了深入研究。 首先，论文详细研究了新型分数槽绕组的特性，包括其绕组规律和电势效应，分析了各次谐波绕组因数对反电势的影响。在此基础上，设计了两台同心径向式双定子永磁电机，一台作为无刷直流电机，另一台作为发电机。通过对静磁场的分析，获取了电机的基本特性，并通过实验验证了这些特性。 其次，由于双定子电机的磁场受到内外定子相互作用的影响，特别是在非正弦供电条件下，论文采用了场路耦合时步有限元法来研究电机的动态特性，考虑了铁心饱和、齿槽效应、电枢反应等多种因素。通过建立中点电位浮动的Y联接电路方程与双定子有限元模型的耦合模型，解决了电机自由转动问题，为后续复杂的电机控制方法奠定了基础。论文还实现了双闭环控制策略，对双定子永磁电机进行了无刷直流控制和永磁同步控制的系统仿真，展示了不同控制方式下的运行特性。 此外，论文首次将标量控制与场路耦合时步有限元法结合，针对新型分数槽单节距绕组相间互感小的特点，进行了双定子永磁电机的标量控制仿真研究。同时，建立了给定转速的永磁发电机运行的场路耦合数学模型，对双定子永磁发电机在负载条件下的特性进行了仿真研究。 最后，考虑到表面式永磁体容易受到气隙磁场干扰，可能会引起内部涡流，论文提出了一种解决永磁体内部磁场干扰的方法，以降低涡流的影响，提高电机性能。通过这一系列的研究，论文为双定子永磁电机的设计和优化提供了理论依据和实践指导。"