雙凸極無刷直流發(fā)電機.pdf

1、本文主要致力于雙凸極無刷直流發(fā)電機的結(jié)構拓撲和特性研究。在分析常規(guī)雙凸極無刷直流發(fā)電機結(jié)構特點的基礎上衍變出一組單相、兩相和多相雙凸極電機新結(jié)構，并對新結(jié)構空載特性和外特性進行了研究。
　　 首先給出了雙凸極無刷直流發(fā)電機的單元電機概念，并在三相6/4極電勵磁雙凸極發(fā)電機（Doubly Salient Electromagnetic Generator，簡稱DSEG）單元電機的基礎上，衍變出一組多轉(zhuǎn)子極6/4N 極DSEG單元電

2、機。對多轉(zhuǎn)子極DSEG單元電機N的取值，電樞繞組元件相序與N的關系，定子極寬與定子極距之比的表達式，電勢波形寬度的表達式進行了研究，總結(jié)出構建新電機結(jié)構應滿足的三個條件。討論了單相、兩相/四相和五相DSEG單元電機新結(jié)構定、轉(zhuǎn)子配合關系，定子極寬與定子極距之比以及電樞繞組元件連接方式。給出了混合勵磁雙凸極發(fā)電機的結(jié)構及其構成條件，并給出了多單元混合勵磁雙凸極發(fā)電機結(jié)構。
　　 給出了ANSYS進行靜態(tài)電磁場分析時磁鏈、電勢、電感

3、、轉(zhuǎn)矩和力的計算原理，開發(fā)了分析模型局部區(qū)域受力和轉(zhuǎn)矩的宏，并從單元類型、氣隙網(wǎng)格以及局部模型的角度對有限元模型進行優(yōu)化。在此基礎上，利用ANSYS提供的參數(shù)化設計語言（ANSYS Parametric Design Language，簡稱APDL）構建了通用雙凸極無刷直流發(fā)電機有限元空載分析軟件模塊，對一臺2kW 500r/min DSEG樣機的磁場和氣隙磁密、感應電勢、電感、定位力矩、定子極受力進行了計算。部分計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進行

4、了對比，驗證了空載有限元模型的正確性。討論了單相、四相和五相DSEG的空載特性。揭示了五相DSEG的開路故障容錯能力。通過對三相24/16極混合勵磁雙凸極電機的模態(tài)分析，揭示了其磁場調(diào)節(jié)原理和空載特性。分析了兆瓦級直驅(qū)電勵磁雙凸極風力發(fā)電機氣隙對勵磁繞組槽漏磁和定、轉(zhuǎn)子極間邊緣效應的影響，比較了不同氣隙下兆瓦級直驅(qū)電勵磁雙凸極風力發(fā)電機的空載特性。探討了定子內(nèi)徑、定子鐵心有效長度、氣隙磁密和電機轉(zhuǎn)速一定時，極數(shù)對DSEG單匝相電勢和空載

5、特性的影響。
　　 建立了雙凸極無刷直流發(fā)電機的負載模型，對一臺2kW 500r/min DSEG樣機負載磁場和氣隙磁密、相電勢、相電流進行了計算，部分計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進行了對比，驗證了負載有限元模型的正確性。比較研究了DSEG的開關磁阻發(fā)電方式、雙凸極發(fā)電方式1和雙凸極發(fā)電方式2的外特性和功率曲線。重點研究了每極串聯(lián)匝數(shù)、鐵心長度、定子內(nèi)徑、勵磁電流、轉(zhuǎn)速對兆瓦級直驅(qū)電勵磁雙凸極風力發(fā)電機的外特性和功率之間的影響，討論了開關