本文關(guān)鍵詞：航空用高速永磁發(fā)電機(jī)電磁設(shè)計(jì)與研究

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【摘要】：高速永磁發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、功率密度高,應(yīng)用廣泛,正在成為發(fā)電機(jī)領(lǐng)域內(nèi)研究熱點(diǎn)之一。在航空領(lǐng)域,對(duì)發(fā)電機(jī)體積和重量要求十分嚴(yán)格。在同等功率下,由于高速電機(jī)幾何尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于普通電機(jī),使得電機(jī)在材料的使用、體積及重量上大大減小。此外,與普通勵(lì)磁機(jī)發(fā)電機(jī)相比,由于永磁發(fā)電機(jī)的高磁能積及高矯頑力,進(jìn)一步提高了電機(jī)的功率密度及可靠性,因此,高速永磁發(fā)電機(jī)在航空領(lǐng)域具有廣大的應(yīng)用前景。電機(jī)運(yùn)行時(shí),由于高速旋轉(zhuǎn)及永磁體的勵(lì)磁磁場(chǎng)難以調(diào)節(jié)帶來(lái)的問(wèn)題,使得高速永磁發(fā)電機(jī)在設(shè)計(jì)方法上與普通勵(lì)磁發(fā)電機(jī)有很多不同之處。本文從電磁設(shè)計(jì)的角度,通過(guò)等效磁路及有限元兩方面設(shè)計(jì)一臺(tái)航空用高速永磁發(fā)電機(jī)代替三級(jí)式發(fā)電機(jī),減小發(fā)電機(jī)的體積與重重,提高發(fā)電機(jī)的功率密度及運(yùn)行性能。本文從高速永磁發(fā)電機(jī)的原理及運(yùn)行性能入手,總結(jié)分析了高速永磁發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn),對(duì)永磁材料、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及永磁體保護(hù)套、硅鋼片的選用依據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的敘述。應(yīng)用等效磁路法初步確定高速永磁發(fā)電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)基本參數(shù);對(duì)不同槽數(shù),不同極數(shù)的永磁發(fā)電機(jī)進(jìn)行了比較,選取了合適的方案;分析了不同氣隙、不同槽口寬度、不同磁化長(zhǎng)度影響電壓調(diào)整率的變化規(guī)律,得出了降低電壓調(diào)整率的措施,并確定了各參數(shù)合理的取值范圍;應(yīng)用Taguchi優(yōu)化設(shè)計(jì)方法建立了實(shí)驗(yàn)正交矩陣,針對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo),結(jié)合有限元法求解實(shí)驗(yàn)矩陣,得到了滿足發(fā)電機(jī)性能的最佳設(shè)計(jì)參數(shù)組合。應(yīng)用有限元法對(duì)所設(shè)計(jì)的永磁發(fā)電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)方案進(jìn)行建模仿真;對(duì)發(fā)電機(jī)空載磁場(chǎng)、負(fù)載磁場(chǎng)、諧波進(jìn)行了深入的分析,結(jié)果驗(yàn)證了該電磁設(shè)計(jì)方案的合理性;通過(guò)兩種發(fā)電機(jī)性能對(duì)比分析,結(jié)果證明了永磁發(fā)電機(jī)的優(yōu)勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：高速永磁發(fā)電機(jī) 電磁設(shè)計(jì) 電壓調(diào)整率 Taguchi方法 有限元方法
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM313
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題背景和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)相關(guān)課題研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國(guó)外相關(guān)課題研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 課題的研究?jī)?nèi)容和方法13-14
• 第2章 高速永磁發(fā)電機(jī)基本原理14-25
• 2.1 引言14
• 2.2 高速永磁發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)14-16
• 2.2.1 高速永磁發(fā)電機(jī)定子結(jié)構(gòu)14-15
• 2.2.2 高速永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)15-16
• 2.3 永磁電機(jī)的等效磁路16-21
• 2.3.1 永磁體等效磁勢(shì)源磁路16-17
• 2.3.2 永磁體等效磁通源磁路17-19
• 2.3.3 永磁電機(jī)一般等效磁路19-21
• 2.4 永磁發(fā)電機(jī)性能分析21-24
• 2.4.1 空載電動(dòng)勢(shì)和氣隙合成電動(dòng)勢(shì)21-22
• 2.4.2 電壓調(diào)整率22
• 2.4.3 電壓波形畸變率22-23
• 2.4.4 短路電流倍數(shù)23-24
• 2.4.5 效率特性24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 高速永磁發(fā)電機(jī)電磁設(shè)計(jì)25-37
• 3.1 引言25
• 3.2 高速永磁發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)25-33
• 3.2.1 高速永磁發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)目標(biāo)26-27
• 3.2.2 永磁材料的選擇27
• 3.2.3 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及永磁體保護(hù)套的選擇27-29
• 3.2.4 硅鋼片的選擇29
• 3.2.5 定子槽數(shù)的選擇29-32
• 3.2.6 電機(jī)極數(shù)的選擇32-33
• 3.3 電壓調(diào)整率的研究33-36
• 3.3.1 電壓調(diào)整率的影響因素33-34
• 3.3.2 氣隙對(duì)電壓調(diào)整率的變化規(guī)律34-35
• 3.3.3 槽口寬度對(duì)電壓調(diào)整率的變化規(guī)律35
• 3.3.4 磁化長(zhǎng)度對(duì)電壓調(diào)整率的變化規(guī)律35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 高速永磁發(fā)電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)與有限元分析37-53
• 4.1 引言37
• 4.2 TAGUCHI優(yōu)化設(shè)計(jì)方法37-38
• 4.3 電磁場(chǎng)有限元法38-41
• 4.3.1 有限元法原理簡(jiǎn)介38-40
• 4.3.2 有限元分析軟件簡(jiǎn)介40-41
• 4.4 高速永磁發(fā)電機(jī)有限元分析41-51
• 4.4.1 模型的建立41-43
• 4.4.2 基于Taguchi方法有限元分析結(jié)果43-44
• 4.4.3 空載磁場(chǎng)分析44-48
• 4.4.4 負(fù)載磁場(chǎng)分析48-51
• 4.4.5 發(fā)電機(jī)外特性分析51
• 4.5 發(fā)電機(jī)對(duì)比分析51-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 第5章 結(jié)論53-54
• 參考文獻(xiàn)54-57
• 在學(xué)研究成果57-58
• 致謝58

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