盘式永磁同步发电机的设计研究
盘式无铁心永磁同步发电机3D电磁场分析
ｎ ｎ ｇ ｅ ｙ ｃ ｒｎ ｕ ｅ ｅ ａｏ ，ａ３ ｒ ｔｔｐ ｄ ｌ ｓｅ ｔｂ ｉｈ ｄ ａ ｄ ｉ ｏ ｎ ａ ｙ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓｗａ ｅ ｒｓ ｌｉ ｇ ｂ ｅ ｔｍａ ｎ ｔｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓｇ ｎ ｒ ｔｒ ｐ ｏｏｙ ｅ ｍｏ ｅ ｓ ｌｓ ｅ ｎ ｔ ｂ ｕ ｄ ｒ ｏ ｄｔ ｎ ｓｓ ｔ ｏ ｏｖ ｎ ｙ Ｄ ｗａ ａ ｓ ｉ ｆ
极， 进入 另一转 子 的背铁并 沿周 向到 达相邻 磁极 ， 最
路。
磁路 饱 和程度 等均 随半 径 变 化 ， 隙 磁 场沿 径 向分 气
布不 均匀 。 目前 ， 盘式 电机 电磁 场 的分 析 主要 采 用
后 沿相 同路 径 回到第 一 个 转 子 的 Ｎ极 形 成 闭 合 回
传统 的等 效磁 路计 算方 法 Ｊ其 中涉 及 的诸 多参 数 ， 需凭 经验选 取 ， 算精 度 不 高 。为 了精 确地 分 析 盘 计 式 电机 的电磁 场分 布 ， 进 行 三 维 电磁 场 仿 真 。然 需 而， 三维 电磁场 仿真建 模 复杂 ， 真过 程需 要 占用 大 仿 量计 算机 资源 和时 间 ， 真 模 型 的不 合 理会 导 致 计 仿 算机 资源 不够 或者仿 真精 度不 高 。 本文 应用 电磁 场 仿 真 软件 ＭａＮ ｔ 立 一 台盘 ｇ ｅ建 式无 铁 心永磁 同步 发 电机 样机 的三 维 仿 真模 型 ， 利
（ ）不同半径处气 隙磁 密 ｄ
沿 周 向 变 化 曲线
记 录一 次试验 数 据 。转 速 为 ５０ｒｍｎ时 的 空 载线 ０ ／ ｉ
表 ３所示
电压波形 如 图 ７ ｃ 所示 ， 同转速下 空 载线 电压如 （） 不
（ ）气隙磁密三维分布 ｅ
盘式无铁心永磁同步发电机的设计
布的， 有效导体位于永磁体前方的面上， 当永磁 体由原动机拖动至同步转速时， 将会在气隙中产 生与电枢绕组交链的旋转磁场， 从而在电枢绕组 中感应出交流电动势。 由于电机外壳和直接粘接于外壳的双侧磁 钢构成双转子， 定子电枢放置在双转子中间， 与 之形成双气隙结构。 只要定子设计合理， 制造精 确， 运行时作用在两侧转子上的磁拉力便可以相 互平衡， 使轴承不受轴向力， 延长电机的使用寿 命。 磁钢直接粘结在电机外壳上， 这样永磁体和 外壳之间没有相对运动， 有效的减少了电机的涡 流损耗。 电机绕组采用无槽、无铁心结构， 可以 减少由齿槽效应引起的电磁转矩脉动以及由铁 心带来的诸多弊端 [2]。 而且， 由于电枢绕组无铁 心， 磁路不存在饱和问题， 使电机质量减少、 损 耗降低、 效率增加。
π /p 0
Sm Bm 即B δ = Sδ σ 1 2 π α p（D 0 Sm= -D i2） 8p 1 2 Sδ = K F π α i（D 0 -D i2） 8p 永磁材料回复线为： Bm=- μ rμ 0Hm+Br
1 2 ΩBδav(D 0 -D i2) 8 Bδav = αj Bδmax
（11）
2012 年第 3 期 3
（24）
用电机外径尺寸表示， 则有： Pem= （25）
设定电机永磁体外半径、 电负荷最大值和气
个整体， 电机的设计参数如表1。
表1 项目 额定功率 额定电压 额定转速 磁极对数 磁钢外径 磁钢内径 磁钢材料 参数 200W 24V 140r/min 8 125mm 60mm N42H 设计参数 项目 磁钢厚度 相数 线规 匝数 线圈数 电枢盘厚度 单边 —永磁体提供每极磁通的面积； Sδ—每极气隙有效面积。 2.2 磁钢尺寸与电压和功率之间的关系 盘式电机中， 线圈绕组在半径方向的部分是 有效导体。 为方便估算， 以平均半径处的气隙磁 ， 则单根 密表示该机械角度下的气隙磁密B δ（θ） 导体产生的电动势e（θ）为： e(θ)=Ω
永磁盘式无铁芯发电机
永磁盘式无铁芯发电机一、引言随着科技的不断进步，发电机的设计和制造也在不断创新。
传统的发电机通常采用铁芯转子，但近年来，一种新型的发电机——永磁盘式无铁芯发电机逐渐引起了人们的关注。
这种发电机摒弃了传统的铁芯设计，采用永磁体和盘式结构的组合，具有更高的效率和可靠性。
本文将对永磁盘式无铁芯发电机的原理、优点和应用进行详细探讨。
二、永磁盘式无铁芯发电机的原理永磁盘式无铁芯发电机的基本原理基于磁场与电流的相互作用。
它主要由转子、定子和磁场调节系统组成。
转子上安装有永磁体，可以产生恒定的磁场；定子则设计为盘式结构，嵌有导体线圈。
当转子旋转时，磁场与导体线圈相互作用，产生感应电动势，从而将机械能转化为电能。
通过磁场调节系统，可以调节磁场强度，进一步控制发电机的输出电压和电流。
三、永磁盘式无铁芯发电机的优点与传统的铁芯发电机相比，永磁盘式无铁芯发电机具有以下优点：1.高效率：由于省去了励磁和磁阻损耗，永磁盘式无铁芯发电机具有更高的能量转换效率。
这有助于减少能源浪费，提高发电效率。
2.节能环保：由于效率高，永磁盘式无铁芯发电机的运行温度低，散热需求减少，从而降低了冷却系统的能耗。
此外，永磁体的使用也减少了励磁电流的需求，进一步降低了能耗。
3.可靠性高：由于没有铁芯，永磁盘式无铁芯发电机不会出现磁饱和现象，具有更高的电磁兼容性和可靠性。
此外，它的结构简单、维护方便，也提高了其可靠性。
4.响应速度快：永磁盘式无铁芯发电机的磁场调节系统可以快速响应负载变化，实现快速电压调节。
这对于需要快速响应的电力应用非常有利。
5.成本降低：虽然永磁盘式无铁芯发电机的初次成本可能高于传统铁芯发电机，但由于其高效率、低能耗和维护成本低等特点，长期运营成本通常更低。
6.易于集成：永磁盘式无铁芯发电机的紧凑和模块化设计使其易于集成到各种系统中，如风力发电、汽车电动系统等。
7.零维护运行：在正确的安装和配置下，永磁盘式无铁芯发电机可以在数年内几乎无需维护，大大降低了运营成本和复杂性。
永磁同步电动机电磁设计
永磁同步电动机电磁设计永磁同步电动机是一种能够实现高效能转换的电机。
它采用了永磁体产生磁场，与定子上的线圈产生交变磁场来实现转动，因此具有高效率、高功率密度和高转矩密度等特点。
本文将介绍永磁同步电动机的电磁设计过程，并探讨其中的一些关键技术。
首先，电磁设计过程开始于确定绕组数据。
绕组是将电磁力转化为机械力的关键部分，其设计直接影响到电机的性能。
为了使绕组尽量减小谐波和电磁噪声，一般采用分段细槽绕组。
绕组的设计也需要考虑线圈的电流和电压、磁场强度和饱和情况等因素。
其次，永磁同步电动机的磁路设计非常重要。
磁路设计的主要目标是实现磁通的均匀分布和最大化。
为了实现这一目标，可以采用磁路分析方法，通过优化铁心的尺寸和形状，来调整磁阻分布和磁通密度。
此外，磁路设计还需要考虑铁心的饱和和损耗情况，以及永磁体的磁性能和热特性等。
第三，针对永磁同步电动机的磁链和电流特性，需要进行磁链分析和电路设计。
磁链分析主要用于计算磁链波形和磁链饱和情况，以确定磁阻和电感等参数。
电路设计则主要包括电感和电容的选择，以及电流和电压的控制等。
这些都直接影响到电机的性能和可靠性。
此外，还需要考虑永磁同步电动机的热特性。
由于电机长时间运行会产生大量的热量，因此需要进行热分析和散热设计。
热分析可以通过有限元仿真等方法来实现，包括计算温升分布和热阻分布等。
而散热设计则需要根据电机的尺寸和工作条件来选择合适的散热方式，如风冷、水冷等。
最后，电磁设计过程还需要进行性能分析和优化。
性能分析可以通过有限元仿真等方法来实现，包括转矩-转速特性分析、功率-转速特性分析等。
而优化则主要是通过调整参数来达到更好的性能，包括转矩和功率的最大化、效率的提高等。
综上所述，永磁同步电动机的电磁设计过程涉及到绕组设计、磁路设计、磁链和电路设计、热特性分析和散热设计、性能分析和优化等多个方面。
这些都是相互关联的，需要综合考虑，才能够实现高效能转换和可靠性运行。
因此，对于永磁同步电动机的电磁设计，需要充分理解电机的工作原理和性能需求，并结合现有的设计方法和工具，进行系统化的设计过程。
工业机器人用盘式永磁电机设计与优化
工业机器人用盘式永磁电机设计与优化
李晨
【期刊名称】《机械制造与自动化》
【年(卷),期】2024(53)1
【摘要】为提升工业机器人所用电机的带负载能力,提出一种内置式盘式永磁电机。
建立内置式盘式永磁电机的三维有限元模型和盘式永磁电机转矩计算公式;通过对
内置式盘式永磁电机的电磁性能进行仿真分析,验证了模型的正确性;对电机的输出
转矩进行优化仿真,结果表明:相较于之前的表贴式永磁电机输出转矩得到了22.5%的提升。
【总页数】5页(P224-227)
【作者】李晨
【作者单位】大连交通大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH164;TP242.2
【相关文献】
1.基于Halbach阵列盘式无铁心永磁同步电机优化设计——楔形气隙结构电机
2.
新型盘式横向磁通永磁无刷电机的结构原理及设计优化3.基于永磁体轮廓设计的
盘式永磁电机转矩优化4.基于PCB的盘式无铁芯永磁电机的优化设计及矢量控制
策略5.多层绕组盘式横向磁通永磁电机的设计优化
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永磁同步电机结构设计及特性分析
0引言永磁同步电机是一种新型的电机类型，其具有着显著的性能特点，由于其使用永磁体进行励磁，对电机结构进行了简化，且还具有着损耗低与发热量低等特点，因此在新能源汽车发展中得到了广泛应用。
本文就针对永磁同步电机从其永磁体、定子和减重孔等方面进行结构设计分析，并对其结构特性进行研究，希望对此技术发展具有一定的参考价值。
1永磁同步电机工作原理永磁同步电动机启动以及运行都是通过定子的绕组、永磁体以及转子鼠笼的绕组等三者产生磁场相互的作用而产生的。
在电动机处于静止状态时，向定子绕组进行三相对称的电流通入，就会产生出定子旋转的磁场，则定子旋转的磁场转子旋转于笼型绕组中而产生相应电流，进而形成了转子旋转的磁场，在定子旋转的磁场和转子旋转的磁场互相作用下，产生异步的转矩而让转子逐渐由静止加速开始转动。
此过程中，由于转子永磁的磁场和定子旋转的磁场转速存在不同，就会造成交变转矩的产生，若转子加速至速度和同步转速接近时，其转子永磁的磁场和定子旋转的磁场具有转速是接近相等的，且定子旋转的磁场速度是比转子永磁的磁场稍大，两者互相作用就会产生转矩把转子牵入同步运行的状态中。
同步运行的状态中，其转子绕组中就不再进行电流产生，这时转子上就只存在永磁体进行磁场的产生，其和定子旋转的磁场互相发生作用，就会形成驱动的转矩。
因此，这种永磁同步的电动机是依靠转子的绕组异步转矩来实现启动，在完成启动后，其转子绕组就不再发挥作用，通过永磁体与定子绕组所产生磁场互相作用形成驱动的转矩[1]。
2永磁同步电机结构设计分析2.1永磁体结构设计永磁体在转子上进行放置，由于矩形的永磁体在转子铁芯的内部井嵌入，能够有效的提高其结构安全可靠性，因此本文就将将永磁体设计为矩形结构。
在进行永磁体结构的设计中，还要做好永磁体的用量和永磁体的尺寸确定。
通过对永磁体设计成矩形的结构，就能够有效的减少其加工所需要的时间以及用量。
在永磁体的尺寸确定中，主要涉及3个尺寸，分别是磁化方向的长度（h M）、磁化的宽度（b M）和轴向的长度（L M）。
飞轮储能用盘式永磁电机的研究
摘
要： 作 为飞轮储能 中能量转换核心 的电动／ 发 电机系统 ， 电机 的选择对提 高储 能效率具有 重大意 义。在飞
轮 储 能 的简 单 研 究 基 础 上 ， 详 细 分 析 了盘 式 永 磁 无 刷 直 流 电 机 和 盘式 永 磁 同步 电机 ， 并 比 较 其优 缺点 。 关键 词 ： 飞轮储能 ； 盘式永磁无刷直流电机 ； 盘式永磁同步电机 ； 比较 中图分类号 ： Ｔ Ｍ３ ５ １ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ４ － ７ ０ １ ８ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ － ０ ０ ７ ０ － ０ ３
充 电时 间短 ， 使 用寿命 长 ， 对 环 境无 污 染 等 ¨ 。随 着现 代工 业 的发展 ， 与 飞 轮储 能 技 术 相关 的三 大关
飞轮 轴承
键技 术 的发展 ， 使飞 轮储 能技术 得到 突破性 的进展 ： 磁悬 浮技 术配 合真空 技术 大大 降低 了轴 系 的摩擦 损
（ Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ １ ８ １ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ／ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｃ ｏ ｎｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｌｙ ｆ ｗｈｅ ｅ ｌ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｔｈ ｅ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｏ ｆ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｎ ｃ ｅ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈｅ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｏ ｆ ｅ ｎｅ ｒ ｇ ｙ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ ．Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｓ ｉ ｍｐｌ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌｙ ｆ ｗｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｎ — ｅ ｒ ｇ ｙ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ， ａ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ｅ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｘ ｉ ａ ｌ —ｆ ｌｕ ｘ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎｅ ｎｔ ｍａ ｇ ｎｅ ｔ ｂ ｒ ｕ ｓ ｈｌ ｅ ｓ ｓ ＤＣ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ａ ｎｄ ａ ｘ ｉ ａ ｌ —ｆ ｌｕ ｘ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｓ ｙ ｎｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｗａ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｎｄ ｄ ｉ ｓ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｄ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｄ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｌｙ ｆ ｗｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ ｇ ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ； ａ ｘ ｉ ａ ｌ —ｆ ｌｕ ｘ ｐ ｅ ｍ ａ ｒ ｎｅ ｎｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｂ ｒ ｕｓ ｈ ｌ ｅ ｓ ｓ ＤＣ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ； ａ ｘ ｉ ａ ｌ —ｆ ｌｕ ｘ ｐｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎｅ ｔ ｓ ｙ ｎｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ｍｏ ｔ ｏ ｒ； ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ
大功率盘式无铁芯永磁同步电机
大功率盘式无铁芯永磁同步电机随着科技的不断进步，电机技术也在日益更新。
大功率盘式无铁芯永磁同步电机作为一种高效、节能的电机产品，正逐渐成为市场上的热点。
本文将对这种电机进行简要介绍，并分析其应用领域、市场需求以及我国在该领域的研究与发展现状。
一、大功率盘式无铁芯永磁同步电机简介大功率盘式无铁芯永磁同步电机是一种采用永磁材料作为磁场源，利用同步电机运行原理实现电能转换的高效电机。
与传统的铁芯电机相比，它具有体积小、重量轻、效率高、噪音低等优点。
在实际应用中，这种电机可广泛应用于风力发电、电动汽车、工业传动等领域。
二、电机结构特点及优势1.无铁芯结构：采用高性能永磁材料作为磁场源，取消了传统的铁芯结构，降低了电机重量和体积，提高了电机的运行效率。
2.同步电机：通过同步电机运行原理，实现电能的高效转换，降低了能源损耗。
3.盘式设计：电机采用盘式结构，有利于热量的散发，提高了电机的可靠性和稳定性。
4.高效率：与传统电机相比，大功率盘式无铁芯永磁同步电机具有更高的效率，降低了能源成本。
5.低噪音：由于取消了铁芯结构，使得电机运行时的噪音得到有效降低。
6.宽调速范围：同步电机具有宽调速范围的特点，可满足不同工况的需求。
三、应用领域与市场需求大功率盘式无铁芯永磁同步电机具有广泛的应用领域，如风力发电、电动汽车、工业传动、航空航天、医疗器械等。
随着节能减排政策的推进，以及各行业对高效、节能、环保技术的追求，这种电机在市场上的需求越来越大。
四、我国在该领域的研究与发展现状近年来，我国在大功率盘式无铁芯永磁同步电机领域的研究取得了显著成果。
多家科研院所和企业纷纷加大投入，推动技术研发和产业化进程。
目前，我国已成功研制出多款具有国际先进水平的大功率盘式无铁芯永磁同步电机产品，并在国内外市场取得了一定的市场份额。
五、未来发展趋势与展望展望未来，随着科技的进步和市场需求的不断提高，大功率盘式无铁芯永磁同步电机将呈现出以下发展趋势：1.高性能永磁材料的研发：为了进一步提高电机的性能，未来将加大对高性能永磁材料的研究与开发。
盘式永磁同步风力发电机的设计_刘金泽
2. College of electric and information engineering，Hunan institute of engineering，xiangtan 411104 ，China） Abstract ： The design of a disc type permanent magnet synchronous wind power generator with double rotors and single stator is discussed in this paper． Using soft magnet compound （ SMC ） material to form the stator core and using the backtoback winding of simple construction to wind the core of the machine make the configuration of the machine easy． The disc type PMSG of 5kVA is designed by conventional equivalent magnetic circuit method and analyzed by finite element method for verification of design． The computation and simulation results verify the effect of the proposed method． Key words： soft magnet compound （ SMC ） material； disc type； permanent magnet machine； synchronous generator 铁心绕组的电枢是由绕组注塑而成 ， 优点是重量轻， 消除了定子铁心损耗， 齿槽转矩和噪声， 使风力发 电机在微风下也能旋转。 缺点是电机的有效气隙长 度增加，在永磁体用量相同的情况下电机输出的功 3］用实验和解析法分析了铁心设计 率减小。文献［ 对风 力 发 电 机 输 出 功 率 的 影 响。 研 究 发 现， 采 用 1mm 厚带网孔的铁心时， 输出的电功率比没有铁心 结构的增加了 13. 5% 。 有铁心的电枢是通过将硅钢 片带料沿周向卷绕而成。 定子铁心分为有槽和无槽 两种。铁心开槽时，可以减小气隙而增大气隙磁密， 减小所需永磁体用量，因而可以节约发电机的成本。 但轴向磁场电机的有槽电枢铁心的制造很困难， 并 ［4 ］ 且绕组很难绕制，槽满率很低 。 近来，软磁复合 （ SMC ） 材料低频特性的改善使 得它在电机设计中获得了广泛的兴趣。 SMC 材料独 特的优点是： 它可以使复杂结构容易成形。 这可以 克服传统的有槽定子叠片铁心制造中的一些缺陷 。
盘式无铁芯永磁发电机电磁设计和仿真研究
盘式无铁芯永磁发电机电磁设计和仿真研究摘要盘式无铁心永磁发电机具有体积小、重量轻和轴向尺寸短等优势。
在实际运行过程中，电枢反应相对较小，感应电动势在电机转速发生变化时的波形变化较为平稳，可以满足发电系统的实际需求。
本文主要对盘式无铁心永磁发电机的电磁设计及电机的空载特性、负载特性与参数化仿真等内容进行分析。
关键词盘式无铁心永磁发电机；人力发电；电磁设计；空载特性；负载特性1 盘式无铁心永磁发电机的电磁设计1.1 发电机电磁设计的设计原理与设计要求盘式电机的拓扑结构具有多样化的特点，与之相关的性能参数的计算过程较为复杂，一般情况下，发电机的电磁设计原理与电机电枢绕组感应电动势平均值及每相电流等因素有关[1]。
本文中设计的盘式无铁心永磁发电机的功率要求为22W。
以下公式为盘式发电机的电枢绕组感应电动势平均值计算公式：上述公式中的E为发电机电枢绕组感应电动势平均值；n为发电机的转速；a为并联支路数；αi指代的内容为计算极弧系数；指代的内容为气隙磁密幅值；N用于指代每相导体数量；Do主要指的是电机外直径；Di为电机的内直径。
每相电流的计算公式如下所示：上述公式中的I为每相电流；Auv指代的内容为每相电流在平均直径处的线负荷。
电机的电磁设计要求与其各项初始参数之间存在一定联系，如适用于人力发电系统的发电机的轴向尺寸为15mm；径向尺寸为65mm；相数为3相；转速范围在1000-6000r·min-1之间；正常工作转速为3000r·min-1。
1.2 发电机的主要参数设计发电机参数设计有助于提升发电机的电磁功率。
在发电机参数设计方面，发电机外直径与电机内直径的比值是研究者所不可忽视的内容。
根据电磁功率极值求取结果，发电机在电机内外直径比值为时的输出功率为发电机输出电磁功率的最大值。
根据盘式无铁心永磁发电机的设计情况，电机内外直径的比值在1.7-2.2之间；本文所研究的盘式无铁心永磁发电机的内外直径比为1.75。
永磁同步电机毕业设计永磁同步电动机的电磁设计与分析
永磁同步电机毕业设计永磁同步电动机的电磁设计与分析永磁同步电机是一种采用永磁体作为励磁源的同步电机，具有结构简单、效率高、功率因数高等优点，在电动车、新能源车辆、工业驱动等领域得到了广泛应用。
本文将对永磁同步电机的电磁设计和分析进行探讨，以提高电机的性能和效率。
首先，电磁设计是永磁同步电机设计的核心环节之一、在电磁设计中，需要确定电机的电磁参数，如定子绕组的匝数、磁链、气隙长度等。
这些参数会直接影响电机的性能和效率。
通过有效控制这些参数，可以提高电机的工作效率和输出功率。
其次，对永磁同步电机的电磁场进行分析是电机设计的重要一步。
在电磁场分析中，可以使用有限元法对电机的磁场进行模拟和分析。
通过分析电机的磁场分布，可以预测电机在不同工况下的气隙磁密分布、磁场饱和情况等。
这些分析结果可以指导电机的结构设计和优化，从而提高电机的性能和效率。
另外，还需要对电机的电磁特性进行测试和分析。
通过电机的空载试验、短路试验和负载试验等，可以获取电机的电磁特性数据，如电机的转矩-转速特性、励磁特性、效率特性等。
这些特性数据可以用来评估电机的性能和效率，为电机的设计和控制提供依据。
最后，需要对永磁同步电机进行效果评估。
通过对电机的实际运行效果进行评估，可以验证电机设计和分析的准确性和有效性。
此外，还可以根据实际运行情况对电机进行调整和优化，进一步提高电机的性能和效率。
总之，永磁同步电机的电磁设计与分析是电机设计中的关键环节。
通过合理设计电机的电磁参数，进行电磁场分析和特性测试，以及对电机的效果评估，可以提高电机的性能和效率，满足不同应用场合的需求。
希望本文对永磁同步电机的电磁设计和分析提供了一定的参考。
1.永磁同步电机设计课题背景及研究的目的和意义
课题背景及研究的目的和意义（环境问题—国家政府支持---课题的可实现必要性）伴随着汽车工业的迅猛发展，根据中国有关部门的统计数据，截至2012 年6 月底，全国机动车总保有量达2.33 亿辆，仅次于美国位居世界第二，在未来的10 年时间里，我国将成为世界上最大的汽车消费国。
巨大的汽车保有量使我国无法依赖任何一种单一的能源，然而，汽车尾气的排放对环境造成的极大危害将极大地制约我国经济健康发展；在这种背景下，大力发展新能源汽车，使用电能代石油，是解决我国环境问题的必然要求，也是保证国家能源安全的重要战略措施。
电动汽车是新能源汽车中的主力军，发展电动汽车是解决能源问题以及环境问题的必然要求，也是当下世界各国大力扶持的重点。
挪威电动车市场发端于2010年，走在奥斯陆的街头随处可见的电动车，他们都已经是寻常的代步工具。
在挪威购买电动车免征登记税和增值税，也不征收过路税；在美国，政府对电动汽车产业的支撑早已形成了体系，奥巴马总统上任以后，积极推动新能源汽车的发展，拨款24亿美元用于电动汽车的研发，成为美国有史以来在电动汽车领域做出的最大投资；在法国，电力来源中核电占了将近80%。
旅游行业是法国的一大经济支柱，发展电动汽车，用核电驱动汽车，既可以减少能源依赖，又可以保护环境，政府在电动汽车购买补贴方面的大力支持，另外充电桩的覆盖率在世界上数一数二。
早在20世纪70年代日本政府就已将电动车的发展列入汽车工业的产业规划，并且为电动车发展制定了诸如建设和改造充电站、研制新技术的蓄电池等计划。
目前已有多款车型在全球范围上市，并且一直保持电动车销量头能与高性能的电机驱动技术可以最大限度地展现电动汽车的节能优势。
目前，一次充电的续驶里程问题和制造运行成本问题已经成为制约电动汽车发展的关键问题，因此，使用高效的电动机与电动机驱动系统是电动汽车发展的极为重要的方向。
与其他电动机相比，永磁同步电动机具有更高的效率，更高的功率密度和更高的控制精度，在最新的电动汽车中有着极为广泛的应用，是目前世界各国电动汽车驱动电机研究的热点。
盘式永磁同步风力发电机的设计
采 用结构简单 的背靠 背绕 组 ，使电机的制造变得容易 。用等效磁路 法对 ５ｋ Ａ盘式永磁 同步发 电机进 行 了设计 ，并 Ｖ 用 有限元法对其进行 了验 证 ，计算和仿真结果表 明此设计方案 是可行的。
关 键词 ：软磁复合材料 ； 盘式 ； 永磁 电机 ；同步发 电机
中图分类号 ：Ｔ ５ ；Ｔ ４ Ｍ３ １ Ｍ３ １
ｃ ｒ ｎ ｓｎ ｈ ａ ｋ－ ・ ａ ｋ ｗｉ ｄ ｎ ｆ ｓ ｌ ｏ ｓｒ ｃ ｉｎ ｔ ｉ ｄ ｔ ｅ ｃ ｒ ｆｔ ｅ ｍａ ｈ ｎ ｋ ｈ ｏ ｅ ａ ｄ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｂ ｃ － － ｃ ｎ ｉ ｇ ｏ ｉ ｅ ｃ ｎ ｔ ｔ ｏ ｗ ｎ ｈ ｏ ｅ ｏ ｃ ｉ ｅ ｍａ ｅ ｔ ｅ ｔ ｂ ｏ ｍｐ ｕ ｏ ｈ
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Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｓｆ ｙ ｒ ｓ ｏ ｍａ ｅ ｏ ｐ ｕ ｄ （ ＭＣ） ｍａ ｒ ｌ ｄｓ ｔｐ ； ｐ ｒ ａ ｅｔ ｇ ｅ ｔ ｎ ｃ ｇ ｔ ｍ ｏｎ Ｓ ｔｉ ； ｉ ｙ ｅ ｅ ｎ ｎ ｍａｎｔ ｃ ｉｅ ｅａ ｃ ｍ ｍａｈｎ ；
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基于正交试验法的盘式无铁心永磁同步发电机优化设计
极 形状 的基础上采用正交试验 法配置磁极外径 、 极 弧系数 和磁极厚 度与 气隙长度 的 比值 等 ， 以提高 平均气 隙磁通
密度 、 降低漏磁 系数。电磁场有 限元 仿 真结果 表 明优化 后 电机 的平均 气 隙磁通 密 度增加 ２ ８ ． ３ ％， 漏 磁 系数减 小 ５ ． ４ ２ ％， 验证 了正交试验法用 于盘式无铁 心永磁同步发 电机优化设计 的可行性 。 关键词 ： 盘式 永磁 同步发电机 ； 无铁 心 ； 优化设计 ； 正交试验法 ； 有限元仿真
ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ｏ ｆ ｐ ｏ ｌ ｅ ｓ ｉ ｓ ｉ ｆ ｒ ｓ ｔ ｌ ｙ ｐ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｒ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｎ ＯＥ Ｍ ｗ ａ ｓ ａ ｄ ｏ ｐ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ． Ｐ ｏ ｌ ｅ ｏ ｕ ｔ ｓ ｉ ｄ ｅ ｄ ｉ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ， ｐ
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…
基 于正 交试 验 法 的盘 式 无铁 心 永磁 同步 发 电机 优 化 设 计
吕晓威 ， 罗 玲， 李 丹， 王 震
（ 西北 工业 大 学 ， 陕西 西 安 ７ １ ０ ０ ７ ２ ）
摘
要： 阐述 了正交试验法 的基本原理 ， 建立 了盘式无铁心永磁 同步发 电机优化设计 的数学模 型 ， 并在 优选磁
ｉ ｆ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｐ ｏ ｌ ｅ ｔ ｈ ｉ ｃ ｋ ｎ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ａ ｉ ｒ ｇ ａ ｐ ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｗ ｅ ｒ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ａ ｖ ｅ ｒ ａ ｇ ｅ ａ ｉ ｒ ｇ ａ ｐ ｌ ｆ ｕ ｘ ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｌ ｅ ａ ｋ ａ ｇ ｅ ｃ ｏ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｔ ．Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｉｎ ｆ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｄ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｄ ｅ ｍｏ ｎ — ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｖ ｅ ｒ ａ ｇ ｅ ａ ｉ ｒ ｇ ａ ｐ ｌ ｆ ｕ ｘ ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ｉ ｓ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｂ ｙ ２ ８ ． ３ ％ ａ ｎ ｄ ｌ ｅ ａ ｋ ａ ｇ ｅ ｃ ｏ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ５ ． ４ ２ ％ ． ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｖ ｅ ｒ ｉ ｆ ｙ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ＯＥ Ｍ ｔ ｏ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ Ｃ ＡＦ — Ｐ ＭＳ Ｇ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｘｉ ａ ａ ｌ ｌ ｆ ｕ ｘ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ； ｃ ｏ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ ； ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ； ｏ ｒ ｔ ｈ ｏ ｇ ｏ ｎ ａ ｌ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｌ ａ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ；ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
永磁辅助同步磁阻电机的设计
永磁辅助同步磁阻电机的设计一、引言近年来，电机的应用范围日益广泛，而对于特定需求的电机，需要进行相应的设计以满足特定的工作条件。
本文旨在探讨永磁辅助同步磁阻电机的设计，介绍其工作原理、优势以及具体的设计方法。
二、工作原理永磁辅助同步磁阻电机是一种结合了同步磁阻电机和永磁电机的特点的新型电机。
它通过利用同步磁阻电机的稳定性和永磁电机的高效率，实现了高性能和高效能的结合。
2.1 同步磁阻电机工作原理同步磁阻电机是通过在转子上安装磁片，使转子的磁阻呈现非均匀分布，从而引起磁力的作用。
当定子绕组中的电流通过时，会产生旋转磁场，与转子上磁阻的形状相互作用，驱使转子旋转。
2.2 永磁电机工作原理永磁电机利用永磁体产生恒定的磁场，与定子绕组中的电流相互作用，从而产生转矩。
由于永磁体的磁场是恒定的，因此永磁电机具有高效率和高性能的优势。
2.3 永磁辅助同步磁阻电机工作原理永磁辅助同步磁阻电机在同步磁阻电机的基础上，增加了永磁体作为辅助磁场。
永磁体的磁场可以使电机具有更高的输出转矩和更好的控制性能。
三、设计要求在设计永磁辅助同步磁阻电机时，需要考虑以下几个方面的要求：3.1 功率输出要求根据具体应用场景的功率需求，确定电机的额定功率和最大功率输出。
3.2 效率要求考虑电机的效率要求，选择合适的磁阻材料、绕组材料以及永磁材料等，以提高电机的转换效率。
3.3 控制性能要求根据具体的控制需求，选择合适的控制器和反馈传感器，以实现电机的准确控制和稳定运行。
3.4 动态响应要求在设计过程中，需要考虑电机的动态响应特性，选择合适的转子结构、转子惯量和定子绕组等，以满足快速启动、快速制动等动态响应要求。
四、设计步骤4.1 确定设计参数根据设计要求中的功率输出、效率要求等，确定电机的设计参数，如电机的额定功率、额定转速和转矩等。
4.2 选择磁阻材料和绕组材料根据设计要求和电机的工作条件，选择合适的磁阻材料和绕组材料。
磁阻材料应具有高磁导率和低磁滞特性，绕组材料应具有良好的导电性和导热性。
永磁同步发电机的设计与制造
01 一、引言
目录
02
二、设计永磁同步发 电机
03
三、制造永磁同步发 电机
04
四、测试和评估永磁 同步发电机
05 五、结论
06 参考内容
永磁同步发电机是一种高效、环保的发电装置，广泛应用于各种领域。本次 演示将围绕永磁同步发电机的设计与制造展开讨论，包括以下几个方面：
一、引言
电磁场基本原理
电磁场是磁场和电场的统一体，由磁矢势和电矢势共同描述。磁场是空间中 某一区域内的磁感应强度，其方向与电流、磁极等有关；电场是空间中某一区域 内的电场强度，其方向与电荷、电压等有关。在变化的磁场中会产生感应电场， 同时变化的电场也会产生感应磁场，两者相互、相互影响。
在发电机中，磁场和电场有着密切。当转子在励磁电流的作用下产生磁场时， 该磁场会在定子绕组中产生感应电势。而当转子旋转时，磁场会在定子绕组中产 生感应电流。这些感应电流又会在定子绕组中产生磁场，从而与转子磁场相互作 用，产生电磁转矩，驱动发电机运行。
3、温度场：发电机运行过程中， 由于铁芯损耗、机械摩擦等会产 生热量
1、高效的能量转换：由于采用了稀土永磁体作为励磁源，使得发电机的能 量转换效率得到显著提高。
2、稳定的运行性能：由于励磁磁场由永磁体产生，因此气隙磁场较为稳定， 使得发电机的运行性能更加稳定可靠。
3、节省维护成本：由于取消了外部励磁电源和集电环等部件，使得发电机 的维护成本降低，同时也减少了故障发生的可能性。
在完成初步设计方案后，需要运用电路原理和仿真工具对设计方案进行模拟 和优化。通过调整各项参数，如电阻、电感、互感等，以获得最佳的性能指标。
三、制造永磁同步发电机
1、选择优质的原材料和标准的 制造工艺
盘式永磁同步发电机的设计研究
Ｄｅｉｎ Ｓ ｕ ｙ Ｏ ｓ － ｙ ｅ ｓ ｔｄ ｆ ｋＴ ｐ ｇ Ｄｉ
Ｐｅｍａ ｅ ｔＭａ ｎ ｔＳ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓＧｅ ｅａｏ ｒ ｎ ｎ — ｇ ｅ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｎ ｒｔｒ
Ｌ ＵＯ －ｏ ｇ，ＷＡＮＧ ｏ ｎ ｎ ， ＨＥ ｎ － ｉ ，ＨＵＡＮＧ ｈ ｕ ｄ ｏ Ｄｅ ｒｎ Ｙａ － ａ ｔ Ｄｏ ｇ ｘａ Ｓ ｏ －ａ
ｇｅ ｄ ｅｐ ｄ ｏ ｅ ｅａｏ ｅ ｉｎ ｔ ｅ ｅｏｅ．１ ｒｖｎ ｒ ｆ ｃ ｎ ｙ ｒ ａ ｙ ｔ 斑ｏ ｆ ｎ ｒ ｔｒｄ ｓ ， ｈ ｒ ｆｒ ｍ ｐ ｏ ｉｇ ｗｏ ｋ ｅｆ ｉ ｃ ．Ｔｈｓｔｐ ｆｇ ｎ ｒｔ ｒｗ ｓａ ｐｉ ｏ ｔｅ ｗｉｄ ｈ ｇ ｇ ｉｅ ｉ ｙ ｅｏ ｅ ｅａｏ ａ ｐ ｌ ｄ ｔ ｈ ｎ ｅ ｅ ｅ ｇ ｙ ｔｍ．Ｉ ｃ ｕｄ ｍａ ｅ ｕｅ ｏ ２ ｕ ｃ ｄ ｑ ａｅ ｎ ｄ ｃ ｈ Ｏ ｔ ｆｗｉｄｅ ｅｇ ． ｎ ｒｙ ｓｓｅ ｔ ｏ ｌ ｋ ｓ ｆＩｓ ｒ￣ａ ｅ ｕ ｔ ｙ ａ ｄ ｒ ｕ ｅ ｔｅ Ｃ Ｓ ｎ ｒ ｙ １ｏ ｌ ｅ ｏ ｎ
（ｏ ｅｅ ｆ ｌ ｔｃ ｄＩｆ ｒ ｉ ｎ ＿ ｅｒ ｇ Ｈ ｎｎＵ ｉ－ ｎ １－ ｕ ａ ４ ０ ８ －ｈｍ ） Ｃ ｌｇ ｅ ｒ ａ ａ ｅ ｍｆ ￣ ｅ － ｕ ａ ｎｖＣ ｌ Ｈ ｎ ｎ １ ０ ２ Ｃ ｉ ｌ ｏ Ｅ ｃｉｌ ｎ ｎ ｒ ｏ Ｆ ｘ ｍ ａ
响， 这对平抑风力起伏引起 的电动势的波动是有利 的．
・ 收稿 日期 ：０５０ －０ ２０ －６ １ 基金 项 目 ： 省 自然科 学 基金 资助 项 目（４ＪＯ７ 湖南 ｏＪ３ ｏ） 作者 简 介 ： 荣 （９８一）男 ， 南望 城人 ， 罗德 １６ ， 湖 湖南 大学 讲 师 ｔ 讯联 系人 ： － ａ ： ａ ｇ ｙ ｍ＠ ｋ ｍ ｉ ㈣ 通 Ｅ ｍ ｉ ｗ ｎ — ｍａ ｌ ｘ ａ． ｌ
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随着电机技术的发展, 人们逐渐认识到了普通圆 柱式电机存在着自身结构无法克服的一些弱点, 如冷 却困难和转子铁心利用率低等. 因此, 轴向磁场的盘式 永磁电机逐渐受到了电机界的重视. 盘式永磁电机的 气隙是平面型的, 气隙磁场是轴向的, 所以又称为轴向 磁场电机. 目前, 国内外已经开发了许多不同种类的盘 式永磁电机, 并已广泛应用于家用电器、电动机车、机 器人、录像机、数控机床等方面.
式中: g 为气隙长度; r 为磁铁相对磁导率; b 为绕组轴
向厚度; Br 为永磁体剩余磁通密度.
采用磁铁的尺寸比定子铁心大一点, 因为这样可
以减少端部漏磁通.
永磁体的总质量 mpm 的计算公式为
m pm =
pm
hm
(
D
2 2o
-
2
D 22i) .
( 12)
式中: pm 为永磁材料的密度; D2i, D2o 为转子的内径和
以下是用一台 DPG 5/ 7 盘式永磁同步发电机数 据对程序进行检验的计算结果, 该电机的额定数据 为: Pn = 5 kVA, Un = 416 V, n = 200 r/ min, 相数 m = 3, 极对数 p = 7, 额定电压调整率为 10% , 效率 n = 0. 9.
表 1 电机主要输出数据 Tab. 1 The main output data of the generator
收稿日期: 2005 06 10 基金项目: 湖南省自然科学基金资助项目( 04JJ3007) 作者简介: 罗德荣( 1968- ) , 男, 湖南望城人, 湖南大学讲师
通讯联系人: E mail: wang- yaonan@ hot mail. com
第 3期
罗德荣等: 盘式永磁同步发电机的设计研究
rBg BgK
f/
K
(
d
g
+
Wcu) .
( 10)
式中: K f 为盘式电机的气隙磁通密度在径向方向上的
最大值修正系数; K d 为漏磁系数; Wcu 为电枢绕组端部
伸出的长度.
磁铁的厚度 hm 计算采用最基本的磁铁回路规 则[ 6] ,
hm =
Bg 0.
r(g + 8Br -
b) Bg
.
( 11)
47
1 盘式永磁同步发电机的结构和原理
1 1 结构分析 盘式永磁同步发电机有多种结构形式, 本文提出
的是一种中间定子的结构, 即电机由双转子和单定子 组成双气隙, 定子铁心是由带状硅钢片卷制的环形结 构, 有开槽和不开槽两种结构. 在不开槽的电机中, 为 了固定电枢绕组和提供更好的散热条件, 往往在电枢 绕组之间充满环氧树脂. 转子为高性能永磁材料固定 在实心钢构成的圆盘上. 这种结构的电机的转动惯量 比中间转子结构的要大, 模型图如图 1 所示.
力发电系统中, 可以有效的利用资源, 降低风电成本.
关键词: 盘式永磁同步发电机; 电磁设计; CAD
中图分类号: T M315
文献标识码: A
Design Study of Disk Type Permanent Magnet Synchronous Generator
LUO De rong, WANG Yao nan , HE Dong xia, HUANG Shou dao
上世纪 90 年代, 国外就有人提出将盘式永磁同步 发电机应用于风力发电系统中. 本文提出的新型盘式 永磁同步发电机适用于变速恒频的风力发电系统, 可 由风力机直接驱动, 从而取消了以往风力发电系统中 的沉重的齿轮箱. 同时, 盘式永磁同步发电机的定子内 径很大, 转子尺寸及转动惯量很大, 这样就不会因为风 力机的一个轻微扰动而对发电机的输出产生很大的影 响, 这对平抑风力起伏引起的电动势的波动是有利的.
0 Dmi 2
1 4
Bg
vJ
iD
3 mo
( 1-
2),
( 5)
P=
2n 120
B
g
vJiD
3 mo
(1-
2) .
( 6)
式中: = D mi/ D mo,
Bg v 为个极距下的气隙磁密的平均值.
图 3 结构示意图 Fig. 3 Sketch map of the generator structure
序号
名称
计算结果
1
永磁体空载工作点
2
空载气隙磁密/ T
3
空载定子轭磁密/ T
4
空载转子轭磁密/ T
5
永磁体负载工作点
6
负载气隙磁密/ T
7
负载定子轭磁密/ T
8
负载转子轭磁密/ T
9
最大热负荷/ ( A cm- 1)
10
输出相电压/ V
11
电压调整率/ %
12
短路电流倍数
13
效率
bmo= 0. 75 h mo= 0. 25
2 电磁设计软件的开发
2 1 电机尺寸分析 下面给出轴向磁通电机的尺寸设计方程[ 2] :
PR =
1 1+ K
m m1
2 K eK iK pK L
BgJ
f p
(1-
2)
1+ 2
D 2moLe.
( 7)
式中: P R 为电机的额定输出功率; 电负荷的比率(当转子没有绕组时, K = 0) ; m1 为 每个定子绕组的相数; K e, K i, K p 分别为电动势系数、 电流波形系数、功率波形系数; 为电机效率; Bg 为气 隙磁通密度; J 为总的电负荷; f 为变频器的频率; p 为
盘式永磁同步发电机的基本磁通路径如图 2 所 示. 从图中可以到, 磁通的路径是: N 极 气隙 定子 铁心 气隙 S 极.
图 1 盘式永磁同步发电机的示意图 Fig. 1 Sketch map of disc type permanent
synchronous generator
这种盘式电机具有如下特点. 1) 从电机的模型图中可以看出, 盘式电机的轴向 尺寸很短, 因而有较高的功率和质量比, 而且它可以直 接由风力机驱动, 从而形成一个结构紧凑的风力发电 系统; 2) 转子轭和磁铁也起到了一个风扇的作用, 所以 即使在较低的转速下, 电机内的通风效果和电枢绕组 的冷却效果都很好, 同时它的电枢绕组很薄且与机箱 内空气接触面积很大( 两面都接触到空气) , 因此, 电机 可以运行在高负载的情况下; 3) 定子不开槽使得电枢绕组的互感和漏感降低,
( College of Electrical and Information Engineering, Hunan U niv, Changsha, Hunan 410082, China)
Abstract:T his paper presented a new disk type PM synchronous generator, and analysed its principle and electromag netism design. An electromagnetism design software of the disk type PM synchronous generator, which was based on database management system, was developed. This softw are can provide a convenient man machine conversation and shorten great ly the period of generator design, therefore improving work efficiency. T his type of generator was applied to the wind energy system. It could make use of resource adequately and reduce the cost of wind energy.
第 33 卷 第 3 期 2006年 6月
湖 南 大 学 学 报 ( 自然 科学版) Journal of Hunan University( Natural Sciences)
文章编号: 1000 2472( 2006) 03 0046 04
Vol.33, No. 3 Jun 2 0 0 6
盘式永磁同步发电机的设计研究
外径; 为永磁体每极所占的比率.
2 2 电磁设计软件的开发
在分析了盘式永磁同步发电机特点的基础上, 推
导出了此类电机的电磁设计程序, 并用 Visual Basic 6. 0 语言编成相应的 CAD 软件. 该软件适用于 Windows 98
以上的操作系统, 视窗化设计, 全汉化界面, 实现了盘
第 3期
罗德荣等: 盘式永磁同步发电机的设计研究
49
式永磁同步发电机的计算机辅助设计, 电机外特性曲 线的绘制, 数据库管理, 报表打印等功能, 使人机交流 十分方便, 缩短了电机设计周期, 提高了工作效率. 用 一系列电机产品进行检验, 程序运行稳定可靠, 计算达 到预期结果. 主程序流程图如图 4 所示.
电机内、外表面直径.
如果考虑其单根导体, 在该平面上的位置可用半
径 r 和极角 来描述. 气隙磁密用平均半径处的磁密代
表, 可写成 Bb( ) 的形式. 如图 3 所示, 设电机的机械角速度为 , 在( r , )
处的 dr 长导体所产生的电动势和转矩为
de = Bg( ) r dr ,
(2)
dT = DmiJ ( r ) Bg( ) rdr .