轴向磁通永磁同步发电机的研究

摘要

轴向磁场永磁同步发电机和传统的永磁电机有类似的特点，结构简单、运行可靠、体积小、质量轻、损耗小、效率高等优点；同时它自身也具有一些显著的优点，不但具有较高的功率密度，而且它的轴向尺寸短、结构紧凑、硅钢片利用率高，所以轴向磁场电机得到越来越多的重视。
　　本文首先研究了轴向磁场永磁同步发电机的总体特点，设计一台高可靠性、高功率密度的轴向磁场永磁同步发电机。采用三维有限元软件对发电机进行磁场仿真，分析电机在工作时的磁场分布，进而得知该电机结构设计的合理性。
　　为了让发电机的性能达到最优，通过分析发电机中定子结构参数、转子结构参数、气隙长度对反电势系数的影响。首先对电机进行理论分析，找出发电机结构参数与电机各项指标之间的关系，其次建立发电机模型，运用电磁场软件求解，通过修改各项参数来获得最优的电机结构。
　　运用Matlab、Flux仿真软件，对发电机的运行特性进行了研究，分析了不可控整流电路的原理，运用两种软件进行对比研究；由于不可控整流电路不满足要求，把电路改为晶闸管自触发整流电路，运用Saber软件对该电路进行仿真，验证了电路模型可以满足实际需要。同时又对电容值的选取进行了研究，要选取合适的电容既可以让响应时间快，滤波效果又好。
　　最后对发电机系统进行实验研究搭建了晶闸管自触发整流电路和稳压电路，对轴向发电机进行空载和负载实验，并且绘制了外特性曲线。实验结果证明整个发电机系统运行可靠，满足发电机系统的要求。

目录

轴向磁通永磁同步发电机的研究

STUDY ON AXIAL FLUX PERMANENT-MAGNETSYNCHRONOUS GENERATOR

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2永磁电机的发展状况

1.3 轴向磁场永磁同步发电机的特点

1.4 本文的主要研究内容

第2章 轴向磁场永磁同步发电机的结构与电磁设计

2.1 引言

2.2 轴向磁场永磁同步发电机的分析设计

2.3 轴向磁场永磁同步发电机的电磁设计

2.4 轴向磁场永磁同步发电机的结构设计

2.5 轴向磁场永磁同步发电机的结构设计

2.6 本章小结

第3章 轴向磁场永磁同步发电机的优化设计

3.1 引言

3.2 磁钢的改进

3.3 气隙长度的优化

3.4 定子绕组的优化

3.5 最优结构的仿真

3.6 本章小结

第4章 轴向磁场永磁同步发电机外特性的仿真与分析

4.1 引言

4.2 外特性的数学模型

4.3 轴向磁场永磁同步发电机外特性的仿真分析

4.5 本章小结

第5章 轴向磁场永磁同步发电机的实验研究

5.1 引言

5.2 电机的优化实验

5.3 结论

结 论

附 录

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢