高性能永磁同步電機(jī)由于其具有體積小、轉(zhuǎn)矩密度高、運行效率高等優(yōu)點,在工業(yè)工程領(lǐng)域得到了越來越多的重視。對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組而言,特別是大型離岸風(fēng)力發(fā)電機(jī),模塊化的定子結(jié)構(gòu)與單層集中繞組的繞組配置具有便于運輸與安裝、容錯能力強(qiáng)、維修方便、制造周期短等優(yōu)點,對發(fā)展清潔能源、提高能源利用率有重要意義。在此背景下,論文通過在兩種槽極配置電機(jī)的非繞線齒中插入定子間隙的方式,完成了對傳統(tǒng)一體式分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機(jī)的定子模塊化改造,并通過有限元軟件對傳統(tǒng)一體式電機(jī)與模塊化電機(jī)進(jìn)行建模仿真。首先,分析了分?jǐn)?shù)槽永磁電機(jī)的理論基礎(chǔ)與數(shù)學(xué)模型,介紹了常規(guī)分?jǐn)?shù)槽電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的幾何關(guān)系,探究了分?jǐn)?shù)槽電機(jī)定子鐵芯中鐵耗與繞組中銅耗的計算方法,分析了分?jǐn)?shù)槽單層繞組、雙層繞組、集中繞組與分布繞組電機(jī)槽極配合的原則,并從電機(jī)能量轉(zhuǎn)換的角度,分析了分?jǐn)?shù)槽電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生機(jī)理。其次,從繞組因數(shù)最大化的角度,確定了本文的研究對象為采用單層繞組的12槽10極與12槽14極分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī),詳細(xì)推導(dǎo)了兩種槽極配置下電機(jī)的繞組因數(shù),以及模塊化的定子結(jié)構(gòu)對分?jǐn)?shù)槽電機(jī)繞組因數(shù)的影響,確定模塊化電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),并使用有限元軟件完成了對電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的合理性檢驗,最終確定電機(jī)的詳細(xì)參數(shù)與設(shè)計方案。最后,使用有限元軟件對所建立的電機(jī)模型進(jìn)行電磁特性、轉(zhuǎn)矩特性與損耗特性的分析,并分別計算出四種電機(jī)的運行效率,明確了模塊化電機(jī)定子間隙的存在會改變定子磁路,從而影響電機(jī)的性能。結(jié)果表明,定子間隙的存在提升了12槽14極電機(jī)的繞組因數(shù)、輸出轉(zhuǎn)矩,運行效率等,說明相對于12槽10極,12槽14極分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機(jī)更適合進(jìn)行模塊化改造。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM351
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 分?jǐn)?shù)槽模塊化定子電機(jī)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 槽電機(jī)的特點及應(yīng)用
        1.2.2 分?jǐn)?shù)槽電機(jī)的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 模塊化電機(jī)的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第2章 分?jǐn)?shù)槽電機(jī)的理論基礎(chǔ)
    2.1 分?jǐn)?shù)槽電機(jī)的數(shù)學(xué)模型
    2.2 分?jǐn)?shù)槽電機(jī)結(jié)構(gòu)的幾何關(guān)系
    2.3 鐵耗與銅耗
    2.4 分?jǐn)?shù)槽電機(jī)的槽極配合原理
    2.5 齒槽轉(zhuǎn)矩
    2.6 本章小結(jié)
第3章 模塊化分?jǐn)?shù)槽電機(jī)的設(shè)計與有限元建模
    3.1 有限元電磁分析軟件簡介
        3.1.1 RMxprt電機(jī)初步設(shè)計
        3.1.2 Maxwell2D電磁分析
    3.2 確定模塊化分?jǐn)?shù)槽電機(jī)的槽極配置與繞組分配
        3.2.1 槽極數(shù)的確定
        3.2.2 繞組分配
    3.3 確定模塊化分?jǐn)?shù)槽電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與尺寸
        3.3.1 確定定子結(jié)構(gòu)
        3.3.2 確定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)
        3.3.3 確定繞組因數(shù)與定子間隙寬度
    3.4 電機(jī)結(jié)構(gòu)合理性的驗證
    3.5 本章小結(jié)
第4章 模塊化分?jǐn)?shù)槽電機(jī)的性能對比
    4.1 電磁特性分析
        4.1.1 空載氣隙磁密
        4.1.2 空載每相磁鏈
        4.1.3 空載反電動勢
    4.2 轉(zhuǎn)矩特性分析
        4.2.1 輸出轉(zhuǎn)矩
        4.2.2 磁阻轉(zhuǎn)矩
        4.2.3 齒槽轉(zhuǎn)矩
    4.3 損耗特性分析
        4.3.1 空載鐵耗
        4.3.2 負(fù)載鐵耗
        4.3.3 銅耗與效率
    4.4 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝

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本文編號：2885697