并列结构混合励磁无刷同步发电机的原理及实现

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1、迫札与控制应闭2009,36(7)研究与设计iE"cA并列结构混合励磁无刷同步发电机的原理及实现术万军红(上海电机学院电气学院，上海200240)摘要：针对永磁同步发电机磁场调节困难、输出电压不可调等问题，研制了一种新型并列结构混合励磁同步发电机，阐述了它的结构及调磁原理，分析了它的等效磁路，并通过对原理样机的试验测试了其空载特性、外特性及调节特性。结果显示：并列结构混合励磁无刷同步电机结构可行，解决了永磁同步电机的缺陷。关键词：混合励磁；并列结构；同步；特性中图分类号：TM301：TM341文献标识码：A文章编号

2、：1673-6540(2009)07-0005-05PrincipleandRealizationofParatacticStructureBrushlessHESMWANJun—hong(InstituteofElectric，ShanghaiDianjiUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Tosolvethequestionthatoutputvoltagecannotadjustingofthepermanentmagnetsynchronousma—chine(

3、PMSM)，akindofnewtypemachine—theparatacticstructurehybridexcitationsynchronousmachine(HESM)isintroduced，itsstructureandworkingprincipleisdescribed，anditsequivalentmagnetismcircuitisanalyzed，thenon—loadcharacteristic，loadcharacteristicandregulativecharacteristic

4、aretested．Theresultoftestshow_"thepa—ratacticstructurehybridexcitationsynchronousmachinesolvedshortcomingofPMSM，thestructureisfeasible．Keywords：hybridexcitation；paratacticstructure；synchronous；characteristic0引言混合励磁同步电机(HESM)是20世纪80年代末由俄罗斯学者首先提出的一种新型电机拓碴扑l1j，在电

5、机内存在两个磁势源——永磁体和励磁绕组。它综合了电励磁同步电机调磁方便和永磁同步电机效率高、转矩质量比大等优点，且克服了永磁同步电机磁场调节难等缺陷，具有广阔的●应用前景。并列结构HESM(如图1所示)是HESM的一图1并列结构HESM的拓扑种拓扑型式。在并列结构HESM中，电励磁部分和永磁部分是各自独立的，它们之间用隔磁环隔英国学者Chalmers等在1998年提出了组合开，使得永磁体不会产生去磁现象，并且能够实现转子混合励磁电机，该电机采用普通交流电机励磁电流的双向可调。故并列结构HESM逐渐定子，转子则由磁阻

6、转子(Axially—LaminatedAni—获得了各国学者的青睐。sotropic，ALA)和表贴式永磁转子两部分组成。在}国家自然科学基金重大项目(50337030)；上海市自然科学基金项目(08ZR1408600)；上海市教委科技创新项目(09YZA80)；七海市教育委员会重点学科(J51901)一5一研究与设计_EMOA迫札与粒制应同2009,36(7)这种结构中，永磁通和“弱磁”磁通各自具有不同构简单、无刷化等优点。的物理磁路：永磁通只在永磁段的磁路中流通1并列结构无刷HESG的结构及调(径向)，“弱磁

7、”磁通只在磁阻段中流通(径向)，磁原理“弱磁”表现为一种合成的效果，在定子铁心的硅钢片中，并不存在真正的磁场削弱。在低速运行1．1电机结构时，磁阻部分基本上不产生转矩，从而导致了较低并列结构无刷HESG的结构如图2所示，由的电机转矩密度，而高速“弱磁”运行时，永磁段永磁同步发电机(PMSG)和电励磁同步发电机的磁通基本不变，磁阻段的磁通则随“弱磁”程度(EESG)组合而成，两电机左右放置，共用壳体和的增大而增大，从而导致铁损增大。永磁体受电转轴，两者的电枢和转子各自独立，中间用气隙隔枢反应作用，容易产生不可恢复的去

8、磁。开。两电机的电枢结构完全相同，即槽数相等，槽为克服上述方案的缺陷，2001年，日本学者型相同，电枢绕组共用；两部分的长度可以相等，把上述方案中的ALA换成了电励磁转子J，可以也可以不等。在转子结构上，永磁部分和电励磁通过调节励磁电流的大小来调节气隙磁场，但在部分应具有相同的极弧系数(电极弧系数)，并且结构上由于励磁绕组位于转子上，需要滑环和电磁极的中心线