本文關鍵詞：航空用高速永磁發(fā)電機電磁設計與研究

  更多相關文章： 高速永磁發(fā)電機 電磁設計 電壓調整率 Taguchi方法 有限元方法

【摘要】：高速永磁發(fā)電機結構簡單、體積小、重量輕、功率密度高,應用廣泛,正在成為發(fā)電機領域內研究熱點之一。在航空領域,對發(fā)電機體積和重量要求十分嚴格。在同等功率下,由于高速電機幾何尺寸遠遠小于普通電機,使得電機在材料的使用、體積及重量上大大減小。此外,與普通勵磁機發(fā)電機相比,由于永磁發(fā)電機的高磁能積及高矯頑力,進一步提高了電機的功率密度及可靠性,因此,高速永磁發(fā)電機在航空領域具有廣大的應用前景。電機運行時,由于高速旋轉及永磁體的勵磁磁場難以調節(jié)帶來的問題,使得高速永磁發(fā)電機在設計方法上與普通勵磁發(fā)電機有很多不同之處。本文從電磁設計的角度,通過等效磁路及有限元兩方面設計一臺航空用高速永磁發(fā)電機代替三級式發(fā)電機,減小發(fā)電機的體積與重重,提高發(fā)電機的功率密度及運行性能。本文從高速永磁發(fā)電機的原理及運行性能入手,總結分析了高速永磁發(fā)電機的設計特點,對永磁材料、轉子結構及永磁體保護套、硅鋼片的選用依據進行了詳細的敘述。應用等效磁路法初步確定高速永磁發(fā)電機的電磁設計基本參數;對不同槽數,不同極數的永磁發(fā)電機進行了比較,選取了合適的方案;分析了不同氣隙、不同槽口寬度、不同磁化長度影響電壓調整率的變化規(guī)律,得出了降低電壓調整率的措施,并確定了各參數合理的取值范圍;應用Taguchi優(yōu)化設計方法建立了實驗正交矩陣,針對優(yōu)化設計目標,結合有限元法求解實驗矩陣,得到了滿足發(fā)電機性能的最佳設計參數組合。應用有限元法對所設計的永磁發(fā)電機的電磁設計方案進行建模仿真;對發(fā)電機空載磁場、負載磁場、諧波進行了深入的分析,結果驗證了該電磁設計方案的合理性;通過兩種發(fā)電機性能對比分析,結果證明了永磁發(fā)電機的優(yōu)勢。
【關鍵詞】：高速永磁發(fā)電機 電磁設計 電壓調整率 Taguchi方法 有限元方法
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 國內外研究現狀10-13
• 1.2.1 國內相關課題研究現狀10-12
• 1.2.2 國外相關課題研究現狀12-13
• 1.3 課題的研究內容和方法13-14
• 第2章 高速永磁發(fā)電機基本原理14-25
• 2.1 引言14
• 2.2 高速永磁發(fā)電機結構14-16
• 2.2.1 高速永磁發(fā)電機定子結構14-15
• 2.2.2 高速永磁發(fā)電機轉子結構15-16
• 2.3 永磁電機的等效磁路16-21
• 2.3.1 永磁體等效磁勢源磁路16-17
• 2.3.2 永磁體等效磁通源磁路17-19
• 2.3.3 永磁電機一般等效磁路19-21
• 2.4 永磁發(fā)電機性能分析21-24
• 2.4.1 空載電動勢和氣隙合成電動勢21-22
• 2.4.2 電壓調整率22
• 2.4.3 電壓波形畸變率22-23
• 2.4.4 短路電流倍數23-24
• 2.4.5 效率特性24
• 2.5 本章小結24-25
• 第3章 高速永磁發(fā)電機電磁設計25-37
• 3.1 引言25
• 3.2 高速永磁發(fā)電機設計特點25-33
• 3.2.1 高速永磁發(fā)電機設計目標26-27
• 3.2.2 永磁材料的選擇27
• 3.2.3 轉子結構及永磁體保護套的選擇27-29
• 3.2.4 硅鋼片的選擇29
• 3.2.5 定子槽數的選擇29-32
• 3.2.6 電機極數的選擇32-33
• 3.3 電壓調整率的研究33-36
• 3.3.1 電壓調整率的影響因素33-34
• 3.3.2 氣隙對電壓調整率的變化規(guī)律34-35
• 3.3.3 槽口寬度對電壓調整率的變化規(guī)律35
• 3.3.4 磁化長度對電壓調整率的變化規(guī)律35-36
• 3.4 本章小結36-37
• 第4章 高速永磁發(fā)電機優(yōu)化設計與有限元分析37-53
• 4.1 引言37
• 4.2 TAGUCHI優(yōu)化設計方法37-38
• 4.3 電磁場有限元法38-41
• 4.3.1 有限元法原理簡介38-40
• 4.3.2 有限元分析軟件簡介40-41
• 4.4 高速永磁發(fā)電機有限元分析41-51
• 4.4.1 模型的建立41-43
• 4.4.2 基于Taguchi方法有限元分析結果43-44
• 4.4.3 空載磁場分析44-48
• 4.4.4 負載磁場分析48-51
• 4.4.5 發(fā)電機外特性分析51
• 4.5 發(fā)電機對比分析51-52
• 4.6 本章小結52-53
• 第5章 結論53-54
• 參考文獻54-57
• 在學研究成果57-58
• 致謝58

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本文編號：1107982