双极六相对称绕组无刷多相同步发电机的设计与分析

《IEEE Open Journal of Industry Applications》：Design and Analysis of Brushless Multiphase Synchronous Generator With Dual-Pole Six-Phase Symmetrical Winding

　　摘要：无刷励磁同步电机（WFSMs）由于其免维护和高度可靠的特性，长期以来被广泛应用于各种场合。无刷励磁通常通过使用专用转换器和复杂的绕组排布，刻意将谐波或分数谐波电流注入定子绕组来实现。其他拓扑结构，如基于内嵌励磁机的同步电机，也得到了探索，它们利用磁解耦的双绕组进行励磁。近年来，多相电机作为传统三相系统的有力替代方案崭露头角，具有转换器开关额定值更低、容错性更好和可靠性更高等优点。通过利用额外的自由度，多相电机能够独立控制多个空间谐波磁场，从而便于WFSMs中的转子励磁和能量传输。通过适当的定子电流控制，可以生成并独立调节具有不同极对数的双磁场，与三相同类产品相比，从而获得更高的转矩密度以及更好的槽部和铁芯利用率。基于这些优势，本文提出了一种六相无刷多相同步发电机（BMSG）的分析与设计。采用2/4极配置来演示如何从单个六相定子绕组中产生双磁场。所提出电机的运行原理和主要性能特征通过有限元分析（FEA）进行了验证，并使用实验室规模的样机进行了实验验证。