1.3.3 線圈輔助勵磁雙凸極電機與其他雙凸極電機拓撲比較

1.線圈輔助勵磁雙凸極電機拓撲結構

DSCEM的結構如圖1.20所示，DSCEM采用定子電樞繞組與中央線圈輔助繞組兩套繞組相結合的方式。中央輔助線圈放置于轉軸中央，用于調節電機氣隙磁場強度。定轉子均為雙凸極結構，其中定子極數設置為9個，均纏繞著線圈構成主勵磁繞組。轉子極數設置為6個，結構與SRM轉子相似，既無線圈、又無永磁體，結構簡單堅固，能在惡劣環境中持續可靠運行。

DSCEM的電樞繞組為三相集中繞組，纏繞在定子極上，提供電機工作時的勵磁磁場，以A相為例，左側的三個線圈與右側的三個線圈繞組同方向串聯為一相。B、C兩相繞組的繞線方式與A相完全相同。勵磁繞組通直流電，此時兩側定子極中產生勵磁磁場的方向在氣隙處相反，磁場通過定子、轉子、機殼、轉軸及氣隙構成閉合磁通路徑，這樣的連接方式是為更好實現軸向導磁。

2.永磁雙凸極電機拓撲結構

以三相6/4極DSPM為例，定子為永磁型結構，其截面如圖1.21所示。定轉子均為凸極齒槽結構，定轉子鐵心均由硅鋼片疊壓而成，轉子無繞組。定子槽內放置集中繞組，空間相對的定子齒上繞組串聯構成一相，形成三相繞組，星形聯結。在定子齒部和定子軛部之間嵌入永磁體，兩塊永磁體中間用不導磁物體隔開。

DSPM的結構設計，有以下兩個特點：

1）定子齒頂寬設計為定子齒距的一半，這樣就可以保證一個極下轉子齒與定子齒的重疊角之和恒等于轉子齒頂寬，而與轉子位置無關，做線性考慮時合成氣隙磁導為一常數，磁鐵工作點將不隨轉子位置角改變。

2）為保證電流換向有充分的時間，設計時轉子齒頂寬稍大于定子極弧。

3.電勵磁雙凸極電機拓撲結構

圖1.22為一臺三相12/8極DSEM結構圖，與SRM不同的是，DSEM多了一套直流勵磁繞組，并將定子齒從徑向齒變為平行齒，從而保證勵磁槽有足夠的空間安放勵磁繞組，通過調節勵磁繞組中的電流可實現電機氣隙磁場控制。從圖1.22中可看出，每個勵磁繞組都橫跨3個定子槽，運行時勵磁繞組匝鏈三相電樞繞組的磁路不同，例如，勵磁繞組與A、C兩相繞組的距離較近，磁路相同；但勵磁繞組匝鏈B相繞組的磁路較長。DSEM在作為發電機運行時，可以通過調節勵磁電流改變電機在發電狀態下的勵磁磁場，實現發電系統穩壓輸出，并且發電系統具有良好的動態性能與穩態性能。

在12/8極的DSEM中，轉子旋轉一圈是8個電周期，所以一個電周期對應的機械角度周期為360°/8=45°，電角度的值即為機械角度值的8倍。DSEM工作時，為了保證勵磁繞組自感基本維持不變，隨著轉子的位置變化，一套勵磁繞組所圍的定子和轉子重合角保持不變。