直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)電磁分析與永磁體渦流損耗研究pdf

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1、直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)電磁分析與永磁體渦流損耗研究AnalysisofElectromagnetisminDDPMGandResearchonEddy-currentLossofPermanentMagnet學(xué)科專業(yè):電氣工程研究生:沈世林指導(dǎo)教師:陳益廣教授天津大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院二零一三年十二月 獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外,論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果,也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位

2、或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名:簽字日期:年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索,并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明)學(xué)位論文作者簽名:導(dǎo)師簽名:簽字日期:簽字日期:年月日年月日 摘要近年來,海

3、上風(fēng)力發(fā)電機(jī)單臺(tái)機(jī)組向大容量發(fā)展,將永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)用于直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可省去變速齒輪箱,減輕風(fēng)力發(fā)電機(jī)重量。直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)體積和重量大,極對(duì)數(shù)多,需要對(duì)其磁路進(jìn)行合理設(shè)計(jì),并對(duì)永磁體的渦流損耗給予高度重視。為了降低永磁電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩,得到正弦度比較好的反電動(dòng)勢,直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用分?jǐn)?shù)槽集中繞組。定子齒形和槽形的選擇同時(shí)兼顧繞組下線、定子散熱兩方面因素。轉(zhuǎn)子采用表貼式徑向充磁結(jié)構(gòu)。根據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì)理論確定電機(jī)磁路定、轉(zhuǎn)子主要尺寸。計(jì)算電機(jī)空載漏磁系數(shù)、電機(jī)氣隙磁場、繞組反電動(dòng)勢、電樞繞組

4、電感和齒槽轉(zhuǎn)矩等電機(jī)參數(shù)。本文主要研究了永磁體損耗產(chǎn)生的原因,分析了永磁體內(nèi)渦流損耗與電機(jī)參數(shù)之間關(guān)系。發(fā)電機(jī)空載時(shí),永磁磁動(dòng)勢所建立磁場氣隙磁密含高次諧波,氣隙磁密高次諧波相對(duì)于永磁體運(yùn)動(dòng),引起永磁體內(nèi)磁通變化,在永磁體內(nèi)感應(yīng)出渦流電動(dòng)勢,產(chǎn)生渦流損耗。發(fā)電機(jī)負(fù)載時(shí),電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢作用于磁路會(huì)產(chǎn)生含有轉(zhuǎn)速大小以及旋轉(zhuǎn)方向都不相同的低次和高次諧波的氣隙磁場,當(dāng)這些諧波磁場相對(duì)于轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)時(shí)也會(huì)引起永磁體內(nèi)磁通變化,感應(yīng)出渦流電動(dòng)勢,產(chǎn)生渦流損耗。給出了永磁體渦流損耗解析算法,該解析算法計(jì)算渦流損耗時(shí),首先,分

5、析氣隙磁場在定子空間變化的時(shí)空方程;緊接著,分析氣隙磁場在轉(zhuǎn)子空間的時(shí)空方程;然后,計(jì)算變化的諧波磁場在永磁體內(nèi)感應(yīng)出來的渦流電動(dòng)勢;最后,根據(jù)歐姆定律得出永磁體內(nèi)渦流密度,進(jìn)而求出永磁體內(nèi)渦流損耗。使用有限元軟件對(duì)永磁體渦流損耗進(jìn)行了仿真分析,仿真結(jié)果表明所給出的永磁體渦流損耗解析算法可行。關(guān)鍵詞:永磁同步電機(jī);風(fēng)力發(fā)電機(jī);渦流損耗;解析計(jì)算 ABSTRACTWiththedevelopmentofoffshorewindturbine,theinstalledcapacityhasbeenlargera

6、ndlarger.Directlydrivenpermanentmagnetsynchronouswindturbinecanreducetheweightofwindturbineasitomitsvariablespeedgearbox.Directlydrivenpermanentmagnetsynchronouswindturbinefeaturedlargevolumeandheavyweighthasmanypole-pairs,somagneticcircuitstructureandmech

7、anicalsupportingstructureshouldbedesignedrationally.ToreducecoggingtorqueofDDPMGandhigherharmonic’sbackEMFintroducefractional-slotconcentratedwindingtoDDPMG.Thetoothprofileandgrooveselectionofstatormainlyconsiderswindingsinstallationandstatorheatdissipatio

8、n.Employsurface-mountedradialmagnetizingtorotor.ElectromagneticparametersarecalculatedforverifyingrationalityoftheDDPMG,includingunloadedleakagemagneticcoefficient,airgapmagneticfield,backEMFinthewinding,indu

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