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)備上也有著無可比擬的優(yōu)勢。
　　 盤式電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，體積小且轉(zhuǎn)矩密度高，特別是雙外轉(zhuǎn)子無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)，分析時需要做三維(3D)仿真，給電機(jī)電磁性能的計算帶來了困難。
　　 本文通過研究盤式電機(jī)的基本理論，分析其磁場分布特點(diǎn)，提出了一種分段式二維(2D)有限元的計算方法，將盤式電機(jī)在半徑方向上分成多段，以建立2D簡化模型來模擬3D磁場分布，并計算電機(jī)的反電勢，從此提高了盤式電機(jī)仿真計算的效率。同

3、時，在2D簡化模型的基礎(chǔ)上，本文還推導(dǎo)了雙外轉(zhuǎn)子無定子鐵芯的盤式電機(jī)磁場分布的解析表達(dá)式，并計算了無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)計和優(yōu)化提供了一種簡便的途徑。論文還將3D有限元仿真的結(jié)果與分段式2D有限元和2D解析法的計算結(jié)果進(jìn)行了對比，以驗(yàn)證2D有限元法和2D解析法的準(zhǔn)確性。
　　 最后制造了一臺雙外轉(zhuǎn)子無定子鐵芯的盤式永磁電機(jī)的樣機(jī)，并測試了樣機(jī)的各項(xiàng)性能。樣機(jī)空載性能的測試，驗(yàn)證了分段式2D有限元法和解析法的