雙轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)永磁電機理論與仿真研究.pdf

1、作為特種電機的雙轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)永磁同步電機，其與傳統(tǒng)電機相比具有結(jié)構(gòu)緊湊、定子鐵心利用率高、功率密度高、一機雙驅(qū)等優(yōu)點。雙轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)永磁同步電機為一定子雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，運行時定子兩側(cè)磁場反向旋轉(zhuǎn)，它可以應(yīng)用于水下航行器對轉(zhuǎn)螺旋槳推進系統(tǒng)，能在提供推力的同時，抵消圓周方向的橫滾力矩，從而避免航行器的側(cè)滾現(xiàn)象。類似的性能還可應(yīng)用于高速風(fēng)力發(fā)電機、電動航模直升機等方面。目前對于該種電機的研究僅限于基礎(chǔ)理論方面，主要是因為該種電機電磁量關(guān)系復(fù)雜，不易分析和

2、控制功率分配，且該種電機存有一定先天性缺陷。本文就是基于此基礎(chǔ)上，在對該種電機進行基礎(chǔ)理論研究的同時，明確指出了其存在的缺陷及產(chǎn)生的本質(zhì)原因，并對這些缺陷的削弱和避免提出了一些可行性方法和策略。
　　本文首先闡述了雙轉(zhuǎn)子反向?qū)D(zhuǎn)電機的基礎(chǔ)理論，包括結(jié)構(gòu)、運行原理、電磁路模型、矢量關(guān)系等。這部分理論研究前人做得已經(jīng)較為成熟，但在兩個地方還有欠缺之處：一為定子繞組方式。要在定子的兩側(cè)形成對轉(zhuǎn)磁場，方法有很多，本文選擇兩套繞組串聯(lián)方式，

3、仿真證實了它的可行性；二為定子磁路建模。由于兩側(cè)對轉(zhuǎn)磁場在定子軛部共用同一個通路，導(dǎo)致軛部磁通分布是時變的，磁阻也是變化的，本文提出的磁路軛部模型簡單明了，有限元仿真驗證了其科學(xué)性。
　　其次本文對基礎(chǔ)理論進行了基于有限元分析的驗證。本文的特色之一就是一些理論想法的驗證。建模是個需要嚴格理論支持和實踐驗證的過程，本文在專業(yè)的電磁場有限元分析軟件Ansoft Maxwell上建立電機模型，然后逐一檢驗了所闡述的基礎(chǔ)理論，并對誤差部分

4、進行了分析，仿真結(jié)果證實了所建模型和基礎(chǔ)理論在一般工程應(yīng)用中的可用性。
　　最后本文還對雙轉(zhuǎn)子反向?qū)D(zhuǎn)電機存在的缺陷及改進方法進行了探討。此種電機在兩側(cè)磁路同向并聯(lián)時磁阻較大，容易出現(xiàn)磁路過飽和，導(dǎo)致三相電磁量不對稱；當(dāng)電機的一側(cè)或兩側(cè)轉(zhuǎn)子同時受到轉(zhuǎn)矩沖擊時，兩側(cè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速震蕩會出現(xiàn)疊加現(xiàn)象，使得整個對轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速震蕩較為復(fù)雜；對轉(zhuǎn)電機可看做是兩側(cè)獨立電機的串聯(lián)，共用同一電流，而電壓矢量和一定，導(dǎo)致電磁矢量關(guān)系復(fù)雜，功