凸极能量变换器定转子结构、电磁理论与计算研究项目摘要

能量变换器是刚出现的直接并网高压发电机，本项目对凸极能量变换器的基本结构及其电磁理论进行探索。通过对XLPE高压电缆下定转子磁场、槽内导体电磁力、端部电磁场、空载电势波形等的研究，寻找定子铁心与绕组的最佳结构形式、主磁极和阻尼绕组的最佳设计准则以及基本电磁参数的算法。为开发可靠高效的能量变换器提供理论依据、设计方法和准则。

凸极是从轭部向气隙方向伸出的一种磁极，转子有凸极，凸极安装在转子磁轭上。凸极转子，包括转子铁芯，在转子铁芯上套设有转子励磁绕组，其特征在于在转子铁芯的凸起下部设有气隙。

某直线同步电机实用新型专利是在保持直线电机电磁力和气隙磁场基本不变的基础上，降低了成本；与德国TR08型直线电机磁悬浮结构相比，转子结构仍然维持凸极，削弱了转子槽之间的距离，使得气隙均匀，从而使维持气隙的磁场波形不变；铁心转子在机车上，节省材料意味着对所需的直线电机悬浮力减少；常导式直线电机的悬浮力与牵引力之比不高，随着速度的增高，比例还会下降，因此减轻转子铁心部分约1/7倍重量。

传统凸极转子结构简单结实，便于加工，而磁障式磁阻转子加工工艺繁琐，不利于实际生产应用推广，但是磁障式磁阻转子磁场调制效果好，电机损耗小，运行稳定，而传统凸极转子的形状决定了其磁场调制效果不理想，拥有大量谐波磁场，电机损耗高。

本书对双凸极直流发电机近年来的技术发展进行了系统的总结，对单相、两相、三相直至多相的双凸极电机的电磁关系和运行特点进行了归纳，比较了SRG、DSGl、DSG2三种常用的发电方式下的运行特性；对三相双凸极电机的空载、短路、外特性和调节特性进行了分析，研究了换相重叠和电枢反应对双凸极直流发电机负载运行特性的影响；提出了新型的五相双凸极电机，分析了三种结构五相电机的工作特性，研究了五相双凸极电机的容错性能；提出将永磁体和电励磁有效结合的新型混合励磁双凸极结构，揭示了混合励磁电机的磁场调节原理，并对电机的空载、负载特性进行了探讨。

本书可作为高等院校电气工程学科的硕士生，博士生和教师的参考书，也可供从事起动发电系统、电气传动和风力发电机研究开发的工程技术人员阅读。