小型垂直軸風(fēng)力電盤式永磁電機(jī)的研究.pdf

1、隨著能源和環(huán)境問(wèn)題的日益突出，新能源逐漸成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。而風(fēng)電作為現(xiàn)階段最成熟最具商業(yè)化發(fā)展前景的新能源產(chǎn)業(yè)之一，得到了各國(guó)政府及各大公司的高度重視。特別是小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，機(jī)動(dòng)性高，使用靈活，不僅在牧區(qū)、漁船、海島等偏遠(yuǎn)地區(qū)有著廣闊的應(yīng)用前景，在城鎮(zhèn)照明、監(jiān)控等小功率用電設(shè)備上也有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。
　　 盤式電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，體積小且轉(zhuǎn)矩密度高，特別是雙外轉(zhuǎn)子無(wú)定子鐵芯的盤式永磁電機(jī)，消除了齒槽轉(zhuǎn)矩和定子鐵耗，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩

2、低，效率高；外轉(zhuǎn)子上可以直接安裝風(fēng)機(jī)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，適合作為垂直軸直驅(qū)式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。由于采用軸向磁場(chǎng)的盤式電機(jī)結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)的柱式電機(jī)，分析時(shí)需要做三維(3D)仿真，給電機(jī)電磁性能的計(jì)算帶來(lái)了困難。
　　 本文通過(guò)研究盤式電機(jī)的基本理論，分析其磁場(chǎng)分布特點(diǎn)，提出了一種分段式二維(2D)有限元的計(jì)算方法，將盤式電機(jī)在半徑方向上分成多段，以建立2D簡(jiǎn)化模型來(lái)模擬3D磁場(chǎng)分布，并計(jì)算電機(jī)的反電勢(shì)，從此提高了盤式電機(jī)仿真計(jì)算的效率。同

3、時(shí)，在2D簡(jiǎn)化模型的基礎(chǔ)上，本文還推導(dǎo)了雙外轉(zhuǎn)子無(wú)定子鐵芯的盤式電機(jī)磁場(chǎng)分布的解析表達(dá)式，并計(jì)算了無(wú)槽式集中繞組的繞組系數(shù)，為這種結(jié)構(gòu)電機(jī)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了一種簡(jiǎn)便的途徑。論文還將3D有限元仿真的結(jié)果與分段式2D有限元和2D解析法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，以驗(yàn)證2D有限元法和2D解析法的準(zhǔn)確性。
　　 最后制造了一臺(tái)雙外轉(zhuǎn)子無(wú)定子鐵芯的盤式永磁電機(jī)的樣機(jī)，并測(cè)試了樣機(jī)的各項(xiàng)性能。樣機(jī)空載性能的測(cè)試，驗(yàn)證了分段式2D有限元法和解析法的