凸極能量變換器定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、電磁理論與計算研究

能量變換器是剛出現(xiàn)的直接并網(wǎng)高壓發(fā)電機，本項目對凸極能量變換器的基本結(jié)構(gòu)及其電磁理論進行探索。通過對XLPE高壓電纜下定轉(zhuǎn)子磁場、槽內(nèi)導(dǎo)體電磁力、端部電磁場、空載電勢波形等的研究，尋找定子鐵心與繞組的最佳結(jié)構(gòu)形式、主磁極和阻尼繞組的最佳設(shè)計準則以及基本電磁參數(shù)的算法。為開發(fā)可靠高效的能量變換器提供理論依據(jù)、設(shè)計方法和準則。

凸極是從軛部向氣隙方向伸出的一種磁極，轉(zhuǎn)子有凸極，凸極安裝在轉(zhuǎn)子磁軛上。凸極轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，在轉(zhuǎn)子鐵芯上套設(shè)有轉(zhuǎn)子勵磁繞組，其特征在于在轉(zhuǎn)子鐵芯的凸起下部設(shè)有氣隙。

某直線同步電機實用新型專利是在保持直線電機電磁力和氣隙磁場基本不變的基礎(chǔ)上，降低了成本；與德國TR08型直線電機磁懸浮結(jié)構(gòu)相比，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)仍然維持凸極，削弱了轉(zhuǎn)子槽之間的距離，使得氣隙均勻，從而使維持氣隙的磁場波形不變；鐵心轉(zhuǎn)子在機車上，節(jié)省材料意味著對所需的直線電機懸浮力減少；常導(dǎo)式直線電機的懸浮力與牽引力之比不高，隨著速度的增高，比例還會下降，因此減輕轉(zhuǎn)子鐵心部分約1/7倍重量。

傳統(tǒng)凸極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單結(jié)實，便于加工，而磁障式磁阻轉(zhuǎn)子加工工藝繁瑣，不利于實際生產(chǎn)應(yīng)用推廣，但是磁障式磁阻轉(zhuǎn)子磁場調(diào)制效果好，電機損耗小，運行穩(wěn)定，而傳統(tǒng)凸極轉(zhuǎn)子的形狀決定了其磁場調(diào)制效果不理想，擁有大量諧波磁場，電機損耗高。

本書對雙凸極直流發(fā)電機近年來的技術(shù)發(fā)展進行了系統(tǒng)的總結(jié)，對單相、兩相、三相直至多相的雙凸極電機的電磁關(guān)系和運行特點進行了歸納，比較了SRG、DSGl、DSG2三種常用的發(fā)電方式下的運行特性；對三相雙凸極電機的空載、短路、外特性和調(diào)節(jié)特性進行了分析，研究了換相重疊和電樞反應(yīng)對雙凸極直流發(fā)電機負載運行特性的影響；提出了新型的五相雙凸極電機，分析了三種結(jié)構(gòu)五相電機的工作特性，研究了五相雙凸極電機的容錯性能；提出將永磁體和電勵磁有效結(jié)合的新型混合勵磁雙凸極結(jié)構(gòu)，揭示了混合勵磁電機的磁場調(diào)節(jié)原理，并對電機的空載、負載特性進行了探討。

本書可作為高等院校電氣工程學科的碩士生，博士生和教師的參考書，也可供從事起動發(fā)電系統(tǒng)、電氣傳動和風力發(fā)電機研究開發(fā)的工程技術(shù)人員閱讀。