【摘 要】
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无铁心电机可以降低电机铁损、消除磁饱和现象、减小转子转动惯量和提高功率密度,是国内外的研究热点。然而,目前无铁心电机只能通过提高材料性能实现无铁心结构,其中研究最多的是定子无铁心永磁电机,但永磁电机功率小、价格昂贵、装配困难、可靠性较差,难以大规模推广应用。为此,本文受无线电能传输技术的启发,将PT对称（Parity-Time symmetry,宇称时间对称）无线电能传输技术应用于无铁心感应电机的
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无铁心电机可以降低电机铁损、消除磁饱和现象、减小转子转动惯量和提高功率密度,是国内外的研究热点。然而,目前无铁心电机只能通过提高材料性能实现无铁心结构,其中研究最多的是定子无铁心永磁电机,但永磁电机功率小、价格昂贵、装配困难、可靠性较差,难以大规模推广应用。为此,本文受无线电能传输技术的启发,将PT对称（Parity-Time symmetry,宇称时间对称）无线电能传输技术应用于无铁心感应电机的研究,采用PT对称电路实现定转子完全无铁心结构,以探索一种新的无铁心电机技术。本文具体开展了以下研究:（1）根据无铁心电机结构的不同,系统地介绍了目前无铁心电机的类型,总结了各类型无铁心电机的特点和应用场景,针对传统无铁心电机存在的问题,提出了基于PT对称电路无铁心感应电机的研究意义。（2）从感应电机的一般数学模型出发,建立了PT对称无铁心感应电机的T型等效电路模型,给出了电机运行于PT对称态的恒频率控制方法和变频控制方法,并分析了电机的运行特性。分析表明,PT对称电路可以实现感应电机定转子无铁心运行,且变频控制比恒频率控制启动转矩大,无需调节转子电容,更适合无铁心感应电机。（3）基于二维面电流模型与二维分布电流模型,给出了PT对称无铁心感应电机等效电路电感参数的计算方法,由此比较分析了有铁心感应电机、谐振式无铁心感应电机、PT对称无铁心感应电机的运行特性。研究表明,PT对称无铁心感应电机高速运行时可以获得与有铁心感应电机相似的运行特性。（4）针对PT对称无铁心感应电机中电容体积大、容值需可控的问题,提出了一种浮动桥逆变器替代Y接三相电容的方法。结果表明,只需一个电容就可替代三相电容,且容值易于控制。（5）研制了一台定转子完全无铁心绕线式感应电机样机,设计了PT对称电路控制系统,构造出PT对称无铁心感应电机实验系统,进行了实验研究,验证了理论分析的正确性。
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