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风力发电用双转子盘式永磁发电机研究

作　者: 冯勇利
导　师: 李伟力
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 风力发电盘式永磁同步发电机轴向磁场电磁设计三维有限元
分类号: TM31
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 355次
引　用: 2次
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内容摘要

随着传统的不可再生能源的逐渐减少,能源问题日益显现,新能源日益受到重视并得到了较快的发展。风力发电近些年在世界范围内蓬勃发展,并且得到广泛的商业化。作为变速恒频发电技术的主要方向之一,直驱风力发电技术有其独特优势,在国内外受到很多关注。盘式永磁同步发电机是一种结构简单、坚固可靠的低速交流永磁同步发电机,它可以由风力机直接驱动。它具有结构紧凑、通风效果好、转动惯量大和效率高等特点,比较适用于直驱式、变速恒频的风力发电系统中。本文在传统风力发电技术的基础上,致力于研究直驱式风力发电技术,以作为直驱式风力发电机用的盘式永磁同步发电机为研究对象,进行了深入的研究。对国内外风力发电发展现状进行了研究,概括介绍了风力发电技术的情况,介绍了盘式永磁同步电机的发展概况和国内外研究现状。根据电机的特点,介绍了盘式永磁电机的基本分类,对盘式永磁电机的基本原理进行了详细的介绍,给出了盘式永磁电机的基本电磁关系和磁路特点,对盘式永磁同步发电机的运行特性进行了分析。结合普通永磁电机设计技术和盘式永磁电机设计的基础上,对双转子盘式永磁电机进行了初步设计,并对盘式永磁电机设计过程中一些需要注意的问题进行了探讨。最后,运用电磁场有限元分析软件Ansoft,对无槽双转子盘式永磁发电机的三维电磁场进行了有限元分析与计算,并对其静态特性和空载特性进行分析,研究了极弧系数、磁极厚度和铁心厚度对电机内磁场和结构的影响,得到一些对工程实际有指导意义的结论。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-12
第1章绪论  12-24
  1.1 风力发电国内外现状  12-15
    1.1.1 风力发电国外现状  12-13
    1.1.2 风力发电国内现状  13-15
  1.2 变速恒频风力发电  15-20
    1.2.1 恒速恒频风力发电  15
    1.2.2 变速恒频风力发电  15-20
  1.3 盘式永磁电机发展概况  20-22
    1.3.1 盘式电机的发展情况  20-21
    1.3.2 盘式电机的研究现状  21-22
  1.4 本文选题的目的和意义  22-23
  1.5 本文研究的主要内容  23-24
第2章盘式永磁同步发电机基本理论  24-35
  2.1 盘式永磁电机分类  24-29
    2.1.1 机械结构特点分类  24-27
    2.1.2 定子铁心内磁通走向分类  27-28
    2.1.3 电机的选择  28-29
  2.2 盘式永磁电机基本原理  29-32
    2.2.1 基本工作原理  29-30
    2.2.2 基本电磁关系  30-32
  2.3 盘式永磁电机的运行特性  32-34
  2.4 本章小结  34-35
第3章双转子盘式永磁电机电磁及结构设计  35-43
  3.1 双转子盘式永磁电机基本结构形式  35-38
    3.1.1 定转子材料的确定  35-36
    3.1.2 永磁体材料选择  36
    3.1.3 定子绕组结构  36-38
  3.2 双转子盘式永磁电机基本设计  38-42
    3.2.1 电机基本尺寸的确定  38-39
    3.2.2 转子及转子磁极设计  39-41
    3.2.3 绕组设计  41
    3.2.4 轴尺寸及气隙大小  41-42
  3.3 本章小结  42-43
第4章盘式永磁电机的三维有限元分析  43-60
  4.1 电机内电磁场基本理论  43-45
  4.2 三维电磁场求解域边界的确定  45-47
  4.3 盘式永磁电机有限元分析  47-59
    4.3.1 电机计算模型  47-49
    4.3.2 电机内磁场分布  49-54
    4.3.3 电机的空载分析  54-55
    4.3.4 不同结构下电机性能计算分析  55-59
  4.4 本章小结  59-60
结论  60-61
参考文献  61-64
攻读硕士学位期间发表的学术论文  64-65
致谢  65

风力发电用双转子盘式永磁发电机研究

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