發(fā)布時(shí)間：2017-07-17 22:17

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

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【摘要】：風(fēng)能作為一種清潔能源越來越受到人們的青睞,風(fēng)能具有可再生、環(huán)保、潔凈等優(yōu)點(diǎn)。因此,近年來,風(fēng)力發(fā)電受到了世界各地的極大關(guān)注,風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量迅速增長。軸向磁通無鐵心永磁同步發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、功率密度高、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn),非常適合風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)。本文設(shè)計(jì)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(jī)作為直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)。本文介紹了軸向磁通永磁電機(jī)的四大拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),由于電機(jī)采用非疊集中線圈繞組,文章研究了電機(jī)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(jī)的磁路特點(diǎn)和漏磁分布,并作了永磁磁極設(shè)計(jì)和繞組設(shè)計(jì)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(jìn)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(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。第一種方案中,建立正弦形永磁體勵(lì)磁磁場的電機(jī)有限元模型,計(jì)算電機(jī)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(jī)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(biāo),建立相應(yīng)有限元模型計(jì)算并整理計(jì)算結(jié)果,最終獲得最優(yōu)電機(jī)電磁設(shè)計(jì)參數(shù)來降低發(fā)電機(jī)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(dāng)數(shù)量的有限元模型。因此,本文有一定的研究價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 軸向磁通無鐵心永磁電機(jī) 正弦形永磁體 響應(yīng)曲面 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(jī)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(jī)國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 軸向磁通永磁電機(jī)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(jī)基本理論19-37
• 2.1 軸向磁通永磁同步發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)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(jì)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(jī)的電磁設(shè)計(jì)37-47
• 3.1 軸向磁通無鐵心永磁同步發(fā)電機(jī)的磁路特點(diǎn)37
• 3.2 漏磁分布37-38
• 3.3 磁極設(shè)計(jì)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(jì)41-42
• 3.5 軸向磁通無鐵心永磁同步發(fā)電機(jī)電磁參數(shù)計(jì)算42-45
• 3.6 本章小結(jié)45-47
• 4 正弦形永磁體勵(lì)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(lì)磁磁場的解析計(jì)算48-51
• 4.2.1 單邊正弦形永磁體空載磁場計(jì)算48-50
• 4.2.2 雙邊正弦形永磁體空載場計(jì)算50-51
• 4.3 計(jì)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(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)57-69
• 5.1 響應(yīng)曲面方法57-58
• 5.2 仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)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(xiàn)71-77
• 作者簡歷77-79
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集79

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本文編號：554873