多路负载特性同步发电机研究与设计

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1、研究与开发多路负载特性同步发电机的研究与设计肖利1,2曹朝晖(1．国家精密微特电机S-程技术研究中心，贵阳550081；2．贵州航天林泉电机有限公司，贵阳550081)摘要为满足某水下装备系统需求，设计一款具有体积小、转速高、多路负载特性、功率密度大、内部全密封等特点的同步发电机。本文借助仿真软件进行优化分析，针对多通道输出设计中的困难，通过电机场路联合仿真，对仿真的空载电压和负载输出功率与任务要求进行了对比，仿真结果准确有效。通过样机的实测结果的对比，验证了设计的可行性和可靠性。关键词：同步发电机；全密封；高功率密度；多路负载特性TheResearchandDesig

2、nofSynchronousGeneratorMultiplexLoadX／aoLil，2Cn0Zh口oh“it，2(1．NationalEngineeringResearchCenterforSmallandSpecialPrecisionMotors，Guiyang550081；2．GuizhouAerospaceLinquanmotorCo．，Ltd，Guiyang550081)AbstractInordertomeetthedemandofunderwaterequipmentsystem，designasmal1volume，highspeed，multipl

3、eload，highpowerdensity,internalsealofthesynchronousgenerator．Inthispaper，bymeansofsimulationoptimizationanalysis，thedificultiesindesignofmultipleloadoutput，throughmagneticfieldassociatingwithcircuitsimulation，forthesimulationofno-loadvoltageandloadpoweroutputandmissionrequirementsarecomp

4、ared，thesimulationresultsareaccurateandeffective．Throughprototypemeasuredresults，verifythefeasibilityandreliabilityofthedesign．Keywords：synchronousgenerator；fullysealed：highpowerdensity；multipleload高速发电机结构简单、功率密度高，几何尺寸该发电机要实现多通道输出特性，其绕组之问远小于同功率的中低速电机，成为电机领域的研究具有强耦合特点，同时存在负载时电枢反应导致非热点[1之】

5、。作为高速发电机中的研究重难点，多路负线性叠加效果难以计算等问题】。因此，本文借助载特性同步发电机有2套或多套绕组并行为负载供仿真优化分析，采用场路耦合的方法来计算和分析电，供电可靠性的远高于单绕组恒负载特性发电机。电机内部电磁场[5]，针对该发电机的重难点技术提本文研究的发电机用于水下某装备系统中，该出了有效的设计保证措施，从而最终实现三通道高系统要求为其配套的发电机具备体积小、转速高、速同步发电机的研究与设计。功率大、三通道同时带载、内部全密封等特点。而1仿真计算基础三通道多路负载特性、功率大、体积受限是该发电机研制中的重难点攻关技术l34】。系统对该发电机的采用场

6、路耦合分析法，二维有限元瞬态场采用性能指标要求见表1。T-S算法，对于低频瞬态磁场，麦克斯韦方程组可表1发电机性能指标写成输出通道编号额定直流电压／v功率／w×H=GEJ1+835600v×：旦堡(1)aJ2-835600V．B=0J3+481000式中，H示电场强度，A／m；为介质的电导率，S／m；72l电鼍技术2o15年第7期研究与开发E为电场强度；B为磁感应强度。在上述式(1)基转子磁钢厚度，增加定子各部分磁密饱和程度等。础上，构造两个恒等式，如式(2)所示。空间结构上对两路承担大功率负载的通道(J1、J2)绕组设计为按一定绕组排列方式各占定子槽左右半JrVxHH

7、+c3R-。(2)边，使它们之间由于空间结构完全独立而互感作用I．日：0减到最小，且消除了它们之问电枢反应的叠加效果，从而使大功率绕组输出实现完全对称。承担小功率二维瞬态磁场中，不仅包含瞬态磁场，还包含负载的通道(J3)绕组由于其对负载输出电压和功瞬态机械过程。在处理机械瞬态过程中，引入对位率要求较另两路输出均低，因此空间分布上占据整移角或角度的离散计算，如式(3)所示。个定子槽，虽然受到较大程度其他绕组互感作用和fdx]t+At}一}r电枢反应叠加效果，但通过仿真优化设计能保证输1f一—一¨出满足要求。对发电机本体建立仿真模型如图1所示