發(fā)布時間：2017-10-02 06:45

  本文關(guān)鍵詞：小型永磁風(fēng)力發(fā)電機設(shè)計與優(yōu)化研究

  更多相關(guān)文章： 小型永磁風(fēng)力發(fā)電機 有限元分析 結(jié)構(gòu)設(shè)計 優(yōu)化研究

【摘要】：傳統(tǒng)的小電感小型永磁風(fēng)力發(fā)電機,隨著風(fēng)速繼續(xù)加大,發(fā)電機的轉(zhuǎn)速增加,電樞電流也會隨之增大,那么當(dāng)達(dá)到極限電流時,就可能會燒壞繞組。對于小電感電機而言,若想使其能夠在較大轉(zhuǎn)速下繼續(xù)運行,就必須采取“弱磁控制”來限制電樞電流,這就必然會增大成本并增加整個系統(tǒng)的復(fù)雜程度。針對這一問題,本文設(shè)計一種適合在較寬風(fēng)速范圍下運行的大電感小型永磁風(fēng)力發(fā)電機。論文首先介紹了小型永磁風(fēng)力發(fā)電機設(shè)計的基本原則,確定了小型永磁風(fēng)力發(fā)電機的永磁體材料、槽數(shù)、極數(shù)和繞組結(jié)構(gòu)這些基本的電磁方案。然后討論了電機的磁路和電磁場計算基礎(chǔ)理論及有限元分析方法,在此基礎(chǔ)上對電機的結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計,包括電機的磁路、主要尺寸、槽型參數(shù)和定轉(zhuǎn)子軛部參數(shù)等,并用有限元軟件Ansoft Maxwell,從磁密分布、磁力線分布、繞組電感、空載反電動勢波形和齒槽轉(zhuǎn)矩等方面對所設(shè)計的小型永磁風(fēng)力發(fā)電機進行了仿真驗證。接著從槽口參數(shù)和永磁體尺寸這兩個方面入手對小型永磁風(fēng)力發(fā)電機進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究,主要研究了這些參數(shù)對電機定子繞組電感、空載反電動勢波形和齒槽轉(zhuǎn)矩的影響,得出了電機性能優(yōu)化的相關(guān)結(jié)論。本文所設(shè)計小型永磁風(fēng)力發(fā)電機,符合大電感特性要求,所建立的仿真模型,經(jīng)仿真驗證其具有恒流源輸出特性。按照仿真模型的參數(shù),通過外協(xié)制作加工了實物電機,經(jīng)過測試該電機的運行特性,得到了空載反電動勢波形,繪制了在不同轉(zhuǎn)速下的空載損耗曲線,得出電機在額定轉(zhuǎn)速下的效率,并且驗證了實物電機的恒流源特性�？傊�,仿真模型與實物電機的性能均符合設(shè)計要求,驗證了所設(shè)計電機的合理性。
【關(guān)鍵詞】：小型永磁風(fēng)力發(fā)電機 有限元分析 結(jié)構(gòu)設(shè)計 優(yōu)化研究
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外永磁風(fēng)力發(fā)電機的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容及章節(jié)安排13-16
• 1.3.1 本文研究的目的及內(nèi)容13-14
• 1.3.2 論文章節(jié)安排14-16
• 第2章 大電感小型永磁風(fēng)力發(fā)電機特點及理論基礎(chǔ)16-30
• 2.1 小型永磁風(fēng)力發(fā)電機基本結(jié)構(gòu)及特點16
• 2.2 大電感小型永磁風(fēng)力發(fā)電機特性及等效模型16-20
• 2.2.1 大電感永磁風(fēng)力發(fā)電機特性16-17
• 2.2.2 大電感永磁風(fēng)力發(fā)電機等效模型17-18
• 2.2.3 大電感永磁風(fēng)力發(fā)電機的電感范圍18-20
• 2.3 永磁材料性能及選擇原則20-22
• 2.3.1 永磁材料性能參數(shù)20-21
• 2.3.2 永磁材料的選擇原則21-22
• 2.4 小型永磁風(fēng)力發(fā)電機的等效磁路22-25
• 2.4.1 永磁體的等效磁路22-23
• 2.4.2 外磁路的等效磁路23-25
• 2.4.3 永磁電機等效磁路25
• 2.5 小型永磁風(fēng)力發(fā)電機的電磁場計算基礎(chǔ)25-29
• 2.5.1 麥克斯韋方程26
• 2.5.2 位函數(shù)及其滿足的偏微分方程26-28
• 2.5.3 邊界條件的確定28
• 2.5.4 有限元法的基本原理28-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 小型永磁風(fēng)力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計及有限元仿真30-53
• 3.1 小型永磁風(fēng)力發(fā)電機的繞組結(jié)構(gòu)30-31
• 3.2 小型永磁風(fēng)力發(fā)電機的槽數(shù)和極對數(shù)31-34
• 3.3 小型永磁風(fēng)力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計34-47
• 3.3.1 小型永磁風(fēng)力發(fā)電機主要設(shè)計內(nèi)容34-35
• 3.3.2 電機主要尺寸設(shè)計35-38
• 3.3.3 電機磁路設(shè)計38-43
• 3.3.4 電機槽型參數(shù)設(shè)計43-46
• 3.3.5 電機定子和轉(zhuǎn)子的軛部參數(shù)設(shè)計46-47
• 3.4 有限元驗證47-52
• 3.4.1 有限元仿真軟件簡述47
• 3.4.2 電機參數(shù)確定與求解47-49
• 3.4.3 磁密分布49
• 3.4.4 磁力線分布49-50
• 3.4.5 繞組電感50-51
• 3.4.6 空載反電動勢波形51
• 3.4.7 齒槽轉(zhuǎn)矩51-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第4章 小型永磁風(fēng)力發(fā)電機的優(yōu)化設(shè)計研究53-65
• 4.1 電機電感的優(yōu)化研究53-59
• 4.1.1 小型永磁風(fēng)力發(fā)電機繞組電感定性分析53-54
• 4.1.2 小型永磁風(fēng)力發(fā)電機電感的解析式分析54-56
• 4.1.3 小型永磁風(fēng)力發(fā)電機電感的仿真分析56-59
• 4.2 永磁體參數(shù)對小型永磁風(fēng)力發(fā)電機空載反電動勢的影響59-62
• 4.2.1 離心高度對小型永磁風(fēng)力發(fā)電機空載反電動勢的影響60-62
• 4.2.2 極弧系數(shù)對小型永磁風(fēng)力發(fā)電機空載反電動勢的影響62
• 4.3 永磁體及槽口參數(shù)對小型永磁風(fēng)力發(fā)電機齒槽轉(zhuǎn)矩的影響62-64
• 4.3.1 永磁體的極弧系數(shù)對小型永磁風(fēng)力發(fā)電機齒槽轉(zhuǎn)矩的影響63
• 4.3.2 槽口寬度對小型永磁風(fēng)力發(fā)電機齒槽轉(zhuǎn)矩的影響63-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第5章 小型永磁風(fēng)力發(fā)電機性能仿真與實物測試65-73
• 5.1 大電感小型永磁風(fēng)力發(fā)電機仿真性能驗證65-66
• 5.1.1 小型永磁同步風(fēng)力發(fā)電機優(yōu)化模型的有限元仿真65-66
• 5.1.2 大電感小型永磁同步風(fēng)力發(fā)電機恒流源的特性66
• 5.2 小型永磁風(fēng)力發(fā)電機實物性能測試66-72
• 5.2.1 永磁風(fēng)力發(fā)電機的空載反電動勢特性測量66-69
• 5.2.2 永磁風(fēng)力發(fā)電機空載損耗與恒流源特性的測定69-72
• 5.3 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表論文78-79
• 致謝79-80
• 作者簡介80

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：958142