目前有效解決能源與環(huán)境問題的方法是加快新型清潔能源的發(fā)展,在各種新能源中直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電屬于重要領(lǐng)域,它可以作為分布式電源給牧區(qū)、漁船、城鎮(zhèn)、道路等提供動(dòng)力電源。軸向磁通永磁發(fā)電機(jī)為扁平狀,結(jié)構(gòu)簡單緊湊、功率密度高,特別是定子無鐵芯結(jié)構(gòu)有效消除齒槽轉(zhuǎn)矩和定子鐵耗,效率高,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩低。發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子可以直接和風(fēng)機(jī)固定,減少了傳動(dòng)結(jié)構(gòu),安裝和維護(hù)方便,尤其適合低風(fēng)速、直驅(qū)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電。軸向磁通永磁電機(jī)的主磁場呈軸向分布,其建模過程復(fù)雜、求解所需時(shí)間長,并且對計(jì)算機(jī)性能要求較高。無鐵芯軸向磁通永磁電機(jī)優(yōu)化是一個(gè)多變量、多目標(biāo)的過程,并且不同優(yōu)化變量可能會(huì)影響同一優(yōu)化目標(biāo)。本文依據(jù)傳統(tǒng)圓柱式電機(jī)電磁計(jì)算過程,初步確定軸向磁通永磁電機(jī)主要參數(shù)。采用田口-響應(yīng)曲面法對無鐵芯軸向磁通永磁發(fā)電機(jī)初步參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化,利用有限元驗(yàn)證多目標(biāo)優(yōu)化的有效性。本文將軸向磁通永磁電機(jī)階梯形磁鋼復(fù)雜的三維模型簡化為二維模型,采用分層模型法將磁場進(jìn)行疊加,并計(jì)算電機(jī)的氣隙磁場、感應(yīng)電動(dòng)勢、電磁轉(zhuǎn)矩和效率。結(jié)合軸向磁通永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),根據(jù)傳熱學(xué)原理,計(jì)算電機(jī)各部分損耗和熱源密度,建立電機(jī)三維電磁場和溫度場有限元模...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展?fàn)顩r
        1.2.1 風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀
        1.2.2 風(fēng)電技術(shù)發(fā)展
        1.2.3 風(fēng)力發(fā)電的分類
    1.3 軸向磁通永磁電機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 軸向磁通永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)及磁場分析
        1.3.2 永磁電機(jī)多目標(biāo)優(yōu)化
        1.3.3 軸向磁通永磁電機(jī)近似正弦形磁極
        1.3.4 軸向磁通永磁電機(jī)溫度場分析
    1.4 本文研究內(nèi)容
2 軸向磁通永磁電機(jī)電磁參數(shù)
    2.1 設(shè)計(jì)原則及額定參數(shù)
    2.2 軸向磁通永磁電機(jī)空載磁場計(jì)算
        2.2.1 空載工作點(diǎn)的確定
        2.2.2 基本電磁關(guān)系
        2.2.3 電機(jī)主要尺寸
        2.2.4 電機(jī)氣隙
    2.3 無鐵芯電樞繞組布局及線規(guī)參數(shù)
        2.3.1 分?jǐn)?shù)槽集中繞組
        2.3.2 電樞繞組線圈計(jì)算
    2.4 分?jǐn)?shù)槽集中繞組極槽配合
        2.4.1 極槽配合選取
        2.4.2 無鐵芯集中繞組系數(shù)計(jì)算
    2.5 磁極設(shè)計(jì)
        2.5.1 永磁體形狀選取
        2.5.2 永磁體極數(shù)和極弧系數(shù)
    2.6 本章小結(jié)
3 軸向磁通永磁同步發(fā)電機(jī)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)
    3.1 田口方法
        3.1.1 設(shè)計(jì)方法
    3.2 優(yōu)化步驟
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果平均值的分析
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果方差分析
        3.2.3 優(yōu)化結(jié)果
    3.3 響應(yīng)曲面法
        3.3.1 響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)
        3.3.2 變量優(yōu)化結(jié)果
    3.4 三維有限元驗(yàn)證分析
    3.5 本章小結(jié)
4 AFPMSG階梯形磁極結(jié)構(gòu)研究
    4.1 電磁場的基本知識(shí)
    4.2 階梯形永磁體二維解析式
        4.2.1 二維電機(jī)模型
        4.2.2 階梯形永磁體空載磁場解析計(jì)算
        4.2.3 AFSPMSG感應(yīng)電動(dòng)勢、電磁轉(zhuǎn)矩和效率解析計(jì)算
    4.3 AFSPMSG有限元實(shí)例分析
    4.4 階梯形永磁體優(yōu)化設(shè)計(jì)
        4.4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法及目標(biāo)
        4.4.2 永磁體階梯數(shù)對氣隙磁密的影響
        4.4.3 永磁體極角參數(shù)對氣隙磁密的影響
        4.4.4 永磁體高度差對發(fā)電機(jī)輸出電壓的影響
    4.5 本章小結(jié)
5 定子無鐵芯軸向磁通永磁同步發(fā)電機(jī)溫度場分析
    5.1 溫度場計(jì)算模型
        5.1.1 溫度場計(jì)算原理
        5.1.2 溫度場求解域及邊界條件
    5.2 無鐵芯軸向磁場永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)熱分析
        5.2.1 熱源的確定
        5.2.2 定子繞組銅耗
        5.2.3 繞組渦流損耗
        5.2.4 機(jī)械損耗
    5.3 散熱系數(shù)的確定
        5.3.1 電機(jī)定轉(zhuǎn)子間對流傳熱系數(shù)
        5.3.2 定子和機(jī)殼外表面散熱系數(shù)
    5.4 溫度場仿真與結(jié)果分析
        5.4.1 電磁場仿真及結(jié)果
        5.4.2 溫度場仿真及結(jié)果
    5.5 本章小結(jié)
6 300W垂直軸風(fēng)力發(fā)電軸向磁通永磁電機(jī)樣機(jī)制作與實(shí)驗(yàn)
    6.1 樣機(jī)制作
        6.1.1 定子電樞盤的加工
        6.1.2 轉(zhuǎn)子盤的加工
        6.1.3 樣機(jī)及其主要參數(shù)
    6.2 樣機(jī)性能測試實(shí)驗(yàn)
        6.2.1 原動(dòng)機(jī)的選配
        6.2.2 空載實(shí)驗(yàn)
        6.2.3 三維有限元和二維解析法驗(yàn)證
        6.2.4 負(fù)載實(shí)驗(yàn)
        6.2.5 樣機(jī)損耗計(jì)算
    6.3 本章小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡介
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號(hào)：3813670