双转子永磁电机研究.ppt

下面是电机的结构示意图。 * * School of Electrical Engineering and Automation 双转子永磁电机研究 内 容 提 要 一、国内外文献综述 由T.A.Lipo首先提出，对双转子永磁电机的结构、原理和设计进行了分析 根据相对磁极极性主要分为并联式磁路结构（N-N型）和串联式磁路结构（N-S型），其中N-N型结构定子需要导磁轭部，结构稍复杂； 双转子电机特点：端部短；径长比大；效率高；转矩密度高；齿槽转矩小 一、国内外文献综述 理论分析了三种型式绕组的磁链系数、转矩系数和转矩/绕组体积之比与线圈宽度系数和绕组高度系数的关系； 叠绕组（4极3槽） Ⅰ型集中绕组（4极3槽） Ⅱ型集中绕组（4极3槽） 磁链系数不仅与极槽配合有关，还与线圈边宽度有关 叠绕组磁链系数最大，但是只适用与特定极槽配合 Ⅱ型集中绕组磁链系数在线圈边宽度系数为0.37时最大 一、国内外文献综述 Ⅱ型集中绕组转矩系数在线圈宽度系数为0.8附近时最大 转矩/绕组体积之比随线圈宽度系数增大而逐渐减小 结论：存在较合适的线圈宽度系数，使得转矩较大的同时， 绕组用量较少 一、国内外文献综述 C型磁轭 提出了一种C型磁轭结构的大功率低速双转子发电机； 结构特点：减少结构件质量，消除漏磁，便于模块化设计和安装，但是电机总质量增加； 三维结构图 一、国内外文献综述 设计了一种定子有铁心双转子大功率低速发电机，并进行了结构和热分析以及效率测试； 一、国内外文献综述 设计了一种新形式双转子电机，转子采 用铝，辅助磁极置于转子凹槽内以减小磁 钢粘接难度； 主要问题：绕组反电势不对称； 可能原因：定子分为3段安装导致不同心 一、国内外文献综述 设计了一种Halbach结构双转子电机，利用标量磁位解析计算了内/外转子理想Halbach结构气隙磁密分布，引入一个因子表示用分段离散磁极等效Halbach结构对气隙磁密的影响，并分析了主磁极和辅助磁极宽度比例对输出转矩和转矩脉动的影响； 文章只是基本验证了理论设计，但是发表在了IE上（奇怪！）； 一、国内外文献综述 设计了一种小功率高速飞轮储能用三段式Halbach结构双转子电机，实验验证了电机的输出特性和反电势波形； 一、国内外文献综述 双转子永磁电机的研究主要集中在低速大转矩场合； 目前研究热点主要为N-S型Halbach结构无槽无铁心双转子结构； 未有文献对其进行系统深入研究，主要还停留在探索尝试阶段； 二、目前研究结果 Halbach结构双转子电机主要参数 极槽配合 34/27 单边气隙 0.4mm 额定转速 2000 rpm 单侧磁钢厚度 6mm 绕组外径 210mm 主/辅磁极 0.66/0.33 绕组高度 5mm 电密 4.54A/mm2 效率 97.8% 有效材料质量 6.6kg 仿真模型（双转子） 仿真模型（内转子） Halbach结构有铁心内转子电机主要参数 极槽配合 12/10 气隙长度 0.8mm 额定转速 2000 rpm 磁钢厚度 6mm 定子外径 150mm 主/辅磁极 0.7/0.3 定子内径 90mm 电密 5.15A/mm2 效率 94.65% 有效材料质量 5.8kg 质量增加12%，效率提高3.1%，但是双转子电机结构件可采用轻质材料 综合来看双转子结构电机效率和功率密度相比有铁心电机可能更有优势 二、目前研究结果 反电势幅值 线圈匝数和磁链系数乘积不变，则线圈匝数与磁链系数成反比 并绕根数与槽满率成正比、与线圈匝数成反比 铜耗与线圈匝数成正比、与并绕根数成反比 结论：线圈宽度系数在0.75-0.85之间时，铜耗较低 二、目前研究结果 绕组灌封在定子结构件上，转子采用辐条式结构 三、后续研究工作安排 在反电势和输出转矩不变条件下，研究铜耗与电机质量的变化关系； 电机损耗绝大部分为铜耗，而绕组又处于内外转子之间，散热较困难，需要对电机进行热分析，并研究径长比对散热性能的影响； 结构分析，完成结构件减重和电机轻质化设计； 分析双转子电机在不同功率等级下与单转子电机的性能差异 利用标量磁位解析计算气隙磁密，在只考虑基波的情况下，分析反电势与电机主要参数（绕组高度、磁钢厚度、平均气隙半径和电枢轴向长度等）的变化关系； 谢 谢！敬请批评指正！ 各位老师、师兄师姐、同学，大家晚上好，今天我要讲的内容是双转子永磁电机的研究 * 主要分为三个部分，首先是国内外文献综述，接着是我的一些设计研究结果，最后是后续研究工作计划 * 先讲讲什么是双转子电机，顾名思义，就是有两个转子，你可以把它看成是在内转子电机的基础上在加一个外转子，两个转子固定在一起同步旋转 首先由T.A.Lipo与2003年提出，他们对电机的结构、原理和设计原则就行了详细的分析；双转子电机根据相对磁极