新结构无刷电励磁同步电机设计与分析_胡堃.pdf

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1、第18卷第1期电机与控制学报Vol.18No.12014年1月ElectricMachinesandControlJan．2014新结构无刷电励磁同步电机设计与分析胡堃，邓先明，何凤有(中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州221008)摘要:提出了一种新结构的无刷电励磁同步电机，该电机取消了传统的同步电机转子侧的电刷和滑环，且其不需要单独的励磁机与同步电机相连，使得电机结构得到简化，提高了同步电机系统的功率密度，并同时具有可控性好，运行可靠，易于维护等优点。运用Ansoft软件设计了一台11kW的无刷电励磁同步电机，仿真分析了该同步电机的磁力线

2、、磁密分布、损耗等。并研制一台样机进行实验研究，进一步验证了所研究的新型无刷电励磁同步电机在理论分析、电磁设计上的合理性，同时也证明了整个无刷电励磁系统方案的可行性。关键词:同步电机;无刷电励磁;功率密度;有限元分析;磁力线;磁密分布;损耗中图分类号:TM351文献标志码:A文章编号:1007－449X(2014)01－0086－06DesignandanalysisofnovelstructuralbrushlesselectricallyexcitedsynchronousmotorHUKun，DENGXian-ming，HEFeng-you(

3、SchoolofInformationandElectricalEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221008，China)Abstract:Anovelstructuralbrushlesselectricallyexcitedsynchronousmotorwaspresented，whichelimi-natedconventionalsynchronousmotorbrushesandslipringsonrotorside，andrequiredaseparate

4、exciterconnectedwiththesynchronousmotor．Themotorstructurewassimplifiedandthepowerdensityofsyn-chronousmotorwasimproved．Ithasadvantagesofgoodcontrollability，reliableoperation，easymainte-nance，etc．Ansoftsoftwarewasusedtodesigna11kWbrushlesselectricallyexcitedsynchronousmotor，and

5、thesynchronousmotor’smagneticfieldlines，fluxdensitydistribution，loss，etcweresimulated．Aprototypewasdesignedandmanufacturedforexperimentalresearch．Thenovelstructuralbrushlesselec-tricallyexcitedsynchronousmotorinthetheoreticalanalysisandtheelectromagneticdesignwhichisrea-sonabl

6、ewerevalidated，andthewholebrushlessexcitationsystem’sfeasibilitywasproved．Keywords:synchronousmotors;brushlesselectricallyexcited;powerdensity;finiteelementanalysis;magneticfieldlines;fluxdensitydistribution;loss收稿日期:2013－07－07基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金(2010QNB31)作者简介:胡堃(1978—)，男，博士

7、研究生，研究方向为新型电机及其控制;邓先明(1970—)，男，教授，博士生导师，研究方向为电力传动及其控制，新型电机及调速系统;何凤有(1963—)，男，教授，博士生导师，研究方向为现代交流调速系统、电力电子技术应用等。通讯作者:胡堃第1期胡堃等:新结构无刷电励磁同步电机设计与分析87应绕组、转子铁心、转子直流绕组和旋转整流器，在0引言转子的外圆周和定子线槽相对应的位置也开同宽度无刷电励磁同步电机的优点是在电机结构中取的槽，加入转子交流感应集中绕组，如图3所示。消了电刷和滑环结构，在运行过程中不容易产生火花，减小了电机日常维护量，降低了在爆炸性气体

8、环境中使用的事故率。因此无刷电励磁同步电机更好的满足了工矿企业的安全性要求，在各种行业中得［1－3］到了广泛的应用。常规的