本文關(guān)鍵詞：軸向磁通無鐵心永磁同步發(fā)電機的設(shè)計與特性分析

  更多相關(guān)文章： 風力發(fā)電 軸向磁通無鐵心永磁電機 正弦形永磁體 響應(yīng)曲面 優(yōu)化設(shè)計

【摘要】：風能作為一種清潔能源越來越受到人們的青睞,風能具有可再生、環(huán)保、潔凈等優(yōu)點。因此,近年來,風力發(fā)電受到了世界各地的極大關(guān)注,風力發(fā)電裝機容量迅速增長。軸向磁通無鐵心永磁同步發(fā)電機具有結(jié)構(gòu)緊湊、功率密度高、體積小、重量輕等優(yōu)點,非常適合風力發(fā)電機組的發(fā)電機。本文設(shè)計了一臺功率為3kW的雙轉(zhuǎn)子內(nèi)定子式軸向磁通無鐵心永磁同步發(fā)電機作為直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電機。本文介紹了軸向磁通永磁電機的四大拓撲結(jié)構(gòu),由于電機采用非疊集中線圈繞組,文章研究了電機的極槽配合問題。分析了軸向磁通無鐵心永磁同步發(fā)電機的磁路特點和漏磁分布,并作了永磁磁極設(shè)計和繞組設(shè)計等方面的研究。本文對空載電動勢諧波抑制采用兩種方法進行了分析,一種是采用正弦形永磁體,另一種是通過采用曲面響應(yīng)的方法對電機進行優(yōu)化設(shè)計。第一種方案中,建立正弦形永磁體勵磁磁場的電機有限元模型,計算電機的氣隙磁密和空載電動勢,并研究和分析極弧系數(shù)對電機氣隙磁密和空載電動勢的諧波抑制效果。第二種方案中,假定永磁體用量和繞組線圈邊截面面積一定,以永磁極弧系數(shù)和繞組線圈邊截面寬度為變量,以空載電動勢基波幅值最大化、空載電動勢基波含量最小化為優(yōu)化目標,建立相應(yīng)有限元模型計算并整理計算結(jié)果,最終獲得最優(yōu)電機電磁設(shè)計參數(shù)來降低發(fā)電機的空載電動勢諧波含量。采用第一種方案,氣隙磁密諧波含量更低,永磁體用量更少,但是永磁體制造難度較大。采用第二種方案,永磁體依然矩形永磁體,可以降低永磁體制造難度,但是優(yōu)化方法采用響應(yīng)曲面的方法,需要建立相當數(shù)量的有限元模型。因此,本文有一定的研究價值。
【關(guān)鍵詞】：風力發(fā)電 軸向磁通無鐵心永磁電機 正弦形永磁體 響應(yīng)曲面 優(yōu)化設(shè)計
【學位授予單位】：河南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM313
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景11-12
• 1.2 軸向磁通永磁電機國內(nèi)外發(fā)展及研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 軸向磁通永磁電機國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 軸向磁通永磁電機國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 研究現(xiàn)狀總結(jié)與展望15
• 1.3 本課題研究目的及意義15-16
• 1.4 本文研究內(nèi)容16-19
• 2 軸向磁通無鐵心永磁同步發(fā)電機基本理論19-37
• 2.1 軸向磁通永磁同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)型式19-22
• 2.1.1 單定子單轉(zhuǎn)子(SSSR)19
• 2.1.2 單定子雙轉(zhuǎn)子(SSDR)19-20
• 2.1.3 雙定子單轉(zhuǎn)子(DSSR)20
• 2.1.4 多定子多轉(zhuǎn)子(MSMR)20-22
• 2.2 軸向磁通無鐵心永磁同步發(fā)電機的主要部件22-24
• 2.2.1 定子部分22-23
• 2.2.2 轉(zhuǎn)子部分23-24
• 2.3 軸向磁通無鐵心永磁同步發(fā)電機的基本電磁關(guān)系24-31
• 2.3.1 氣隙磁通量24-25
• 2.3.2 非疊集中繞組25-28
• 2.3.3 電磁轉(zhuǎn)矩和空載電動勢28-29
• 2.3.4 損耗和效率29-31
• 2.4 極槽配合31-32
• 2.5 特性計算32-34
• 2.5.1 靜態(tài)特性32-33
• 2.5.2 動態(tài)特性33-34
• 2.6 尺寸確定34-35
• 2.7 本章小結(jié)35-37
• 3 軸向磁通無鐵心永磁同步發(fā)電機的電磁設(shè)計37-47
• 3.1 軸向磁通無鐵心永磁同步發(fā)電機的磁路特點37
• 3.2 漏磁分布37-38
• 3.3 磁極設(shè)計38-41
• 3.3.1 磁極形狀的選擇38-40
• 3.3.2 極數(shù)和極弧系數(shù)40
• 3.3.3 磁極厚度的確定40-41
• 3.4 繞組設(shè)計41-42
• 3.5 軸向磁通無鐵心永磁同步發(fā)電機電磁參數(shù)計算42-45
• 3.6 本章小結(jié)45-47
• 4 正弦形永磁體勵磁磁場研究47-57
• 4.1 電磁場基本理論47-48
• 4.2 正弦形永磁體勵磁磁場的解析計算48-51
• 4.2.1 單邊正弦形永磁體空載磁場計算48-50
• 4.2.2 雙邊正弦形永磁體空載場計算50-51
• 4.3 計算結(jié)果及分析51-56
• 4.3.1 磁密分布52-53
• 4.3.2 極弧系數(shù)的影響53-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 5 軸向磁通無鐵心永磁同步發(fā)電機的優(yōu)化設(shè)計57-69
• 5.1 響應(yīng)曲面方法57-58
• 5.2 仿真優(yōu)化設(shè)計58-60
• 5.3 仿真結(jié)果60-65
• 5.3.1 軸向氣隙磁密波形60-62
• 5.3.2 線圈空載電動勢波形62-63
• 5.3.3 仿真結(jié)果分析63-65
• 5.3.4 變量優(yōu)化結(jié)果65
• 5.4 方案對比65-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 6 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 論文總結(jié)69
• 6.2 后續(xù)工作69-71
• 參考文獻71-77
• 作者簡歷77-79
• 學位論文數(shù)據(jù)集79

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 夏云;摩托車用三相永磁同步發(fā)電機的分析和設(shè)計(1)[J];微電機(伺服技術(shù));2001年02期

2 費長保,許強,李朗如,馬志云;一種新型永磁同步發(fā)電機的研究[J];微電機(伺服技術(shù));2005年03期

3 何山,王維慶,吳小艷,王小龍;永磁同步發(fā)電機電樞反應(yīng)去磁效應(yīng)的分析[J];防爆電機;2005年02期

4 姚丙雷;張寶強;;新型高效永磁同步發(fā)電機技術(shù)研究[J];電機與控制應(yīng)用;2013年07期

5 陳義成;稀土永磁同步發(fā)電機的優(yōu)化設(shè)計[J];電工技術(shù)雜志;1983年08期

6 蔣宗榮;楊泰乾;肖維榮;;關(guān)于稀土永磁同步發(fā)電機多目標優(yōu)化設(shè)計問題的研究[J];西北工業(yè)大學學報;1985年03期

7 夏云;摩托車用三相永磁同步發(fā)電機的分析和設(shè)計(2)[J];微電機(伺服技術(shù));2001年03期

8 羅軍波,黃守道;稀土永磁同步發(fā)電機的設(shè)計特點[J];防爆電機;2003年01期

9 石安樂;黃守道;;風力發(fā)電用盤式永磁同步發(fā)電機的設(shè)計[J];電氣應(yīng)用;2007年02期

10 尹玉君;廖勇;;高速永磁同步發(fā)電機逆變電源設(shè)計[J];微電機;2007年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 寧世國;葉林;;永磁同步發(fā)電機建模與運行特性研究[A];紀念中國農(nóng)業(yè)工程學會成立30周年暨中國農(nóng)業(yè)工程學會2009年學術(shù)年會（CSAE 2009）論文集[C];2009年

2 何東霞;黃守道;;盤式永磁同步發(fā)電機的設(shè)計研究[A];第十屆中國小電機技術(shù)研討會論文集[C];2005年

3 陳堂賢;謝波;楊孔;王仁明;;風力永磁同步發(fā)電機組的滑�？刂芠A];第二十七屆中國控制會議論文集[C];2008年

4 張智軼;金釗;敖衛(wèi)東;陳洪文;;永磁同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)研究[A];重慶市電機工程學會2010年學術(shù)會議論文集[C];2010年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 彭亮文;稀土永磁同步發(fā)電機通過技術(shù)鑒定[N];科技日報;2000年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 竇一平;組合勵磁稀土永磁同步發(fā)電機的設(shè)計研究[D];南京航空航天大學;2002年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃向前;永磁同步發(fā)電機及其變流器的拓撲結(jié)構(gòu)研究[D];浙江大學;2016年

2 李毅搏;軸向磁通無鐵心永磁同步發(fā)電機的設(shè)計與特性分析[D];河南理工大學;2015年

3 尹玉君;高速永磁同步發(fā)電機逆變電源系統(tǒng)研究[D];重慶大學;2006年

4 張邵波;低速永磁同步發(fā)電機的優(yōu)化設(shè)計及特性分析[D];合肥工業(yè)大學;2012年

5 肖紅霞;雙電壓復合勵磁稀土永磁同步發(fā)電機的設(shè)計研究[D];湖南大學;2005年

6 何東霞;風力發(fā)電用盤式永磁同步發(fā)電機的設(shè)計研究[D];湖南大學;2006年

7 郭兵;永磁同步發(fā)電機的電磁場分析[D];青島大學;2013年

8 薛玉石;基于再生粒子群算法的風力永磁同步發(fā)電機系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計研究[D];重慶大學;2009年

9 王麗華;永磁同步發(fā)電機的電磁場分析[D];南昌大學;2008年

10 張寧;永磁同步發(fā)電機整流系統(tǒng)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2006年

，

本文編號：554873