c型转子无铁心直驱式永磁风力发电机的设计分析

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1、分类号TM315密级UDC编号上海电机学院硕士学位论文C型转子无铁心直驱式永磁风力发电机的设计分析DESIGNANDRESEARCHONTHEC-ROTORIRONLESSDIRECT-DRIVENPERMANENTMAGNETWINDGENERATOR硕士研究生：胡欣学号：126001010115校内导师：赵朝会教授企业导师：周东宁高级工程师工程领域：电气工程申请学位：工程硕士所在单位：电气学院答辩日期：2015年01月19日授予学位单位：上海电机学院上海电机学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文《基于改进下垂控制的微电网运行

2、控制研究》，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：上海电机学院硕士学位论文C型转子无铁心直驱式永磁风力发电机的设计分析摘要风力发电是人类利用风能解决能源紧缺和环境污染问题的重要途径，故研究风力发电系统的核心能量转换部件——风力发电机，对风电产业的发展有着重要意义。C型转子无铁心直驱式永磁风力发电机不仅继承了常规直驱式

3、永磁风力发电机低速直驱、高效率、高可靠性等诸多优点，并可以较好的解决常规直驱式永磁风力发电机齿槽转矩大、振动和噪声污染严重等问题，且具有更轻的结构质量。但作为一种新型结构的发电机，目前对其研究还较少，存在很多不足。首先，本文对风力发电的意义和背景、包括无铁心电机在内的直驱式风力发电机发展现状、以及无铁心电机的一般分类做了较为全面地阐述；对电机的一般设计结构以及合理的性能参数范围进行了总结；对C型转子无铁心直驱式风力发电机的结构及特点做了详细的介绍。根据C型转子无铁心直驱式风力发电机的结构特点，利用RMxprt设计了一台常规外转子直驱式永磁风力

4、发电机，为后续研究提供参考。其次，通过三维设计软件SolidWorks搭建了常规磁钢的C型转子直驱式风力发电机模型，采用电磁场有限元分析软件Maxwell2D，分析了其磁钢尺寸变化对气隙磁密的影响，并在磁钢优化的基础上研究了空载电压的谐波畸变率。最后，针对采用常规磁钢的C型转子无铁心直驱式风力发电机存在转子质量过大的问题，提出了采用组合式磁钢取代常规磁钢的方法，并进行了如下研究：1）对使用柱坐标磁化公式的传统组合式曲面Halbach阵列进行了分析，比较了因为第一块磁钢参考角度不同，造成的相邻闭合磁路出现共用与不共用磁钢两种情况对气隙磁密的影响

5、；2）通过分析I上海电机学院硕士学位论文每极3块磁钢的磁化方向特点，定义了矩形磁钢夹角的概念。研究了磁钢不同磁化夹角对气隙磁密的影响，以及电机的三相短路特性，并与常规直驱式永磁风力发电机的转矩进行了对比分析；3）对分别采用常规磁钢、组合式磁钢的两种同功率C型转子无铁心直驱式永磁风力发电机主要材料的质量进行了分析比较。关键词：C型转子、无铁心、直驱式永磁风力发电机、矩形磁钢、HalbachII上海电机学院硕士学位论文DESIGNANDANALYSISONTHEC-ROTORIRONLESSDIRECT-DRIVENPERMANENTMAGNET

6、WINDGENERATORABSTRACTWindpowerisanimportantwaytosolvetheproblemofenergyshortageandenvironmentalpollution.Theresearchaboutwindgeneratorwhichistheimportantpartofwindpowersystemhasimportantsignificancetothedevelopmentofwindpowerindustry.C-rotorironlessdirect-drivenpermanentmag

7、netwindgenerator（DDPMWG）withoutcorenotonlyinheritetheconventionalDDPMWGatlowspeed,highefficiency,highreliability,andmanyotheradvantages,butalsocanbetterovercometheshortcomingsofconventionalDDPMWGsuchasthecoggingtorque,vibrationandnoisepollutionandsoon.Besidesithasalighterst

8、ructuralquality.Butasanewtypeofstructureofgenerators,atpresentthereisfewresearchab