发电机永磁体尺寸的设计和稳压控制.pdf

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1、万方数据纺驱砂拉掣∥微持电棚2007年第7期一苎乏二／膨锣露傻∥穰毋舞#—跹，⋯一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．发电机永磁体尺寸的设计和稳压控制梁宁宁，张宏斌，孔令志(北京陆军航空兵学院，北京101t23)摘要：扼要介绍了径向励磁结构的稀土永磁同步发电机的结构特点，提出了确定永磁体尺寸的方法步骤；提出新的电容补偿方法及补偿电容量的计算，简单介绍了稳压电路的工作原理；最后给出试验结果并进行了分析。关键词：稀土；永磁同步发电机；电容补偿；稳压装置中图分类号：TM3

2、41文献标识码：A文章编号：1004—7018(2007)07—0044—03DesignofPermanentMagnetDimensionsofGeneratorandControlVoltageLIANGM甥一ning，ZHANGHong—bin，KONG厶昭一zhi(BeijingArmyAviationInstitute，Beijing101123，China)Abstract：Thestructuralcharacteristicsofrare—earthpermanentmagnetsync

3、hronousgeneratorwithradialexcitationwasanalyzed．Thewaytodeterminethesizesofpermanentmagnetandthenewwaysofcapacitancecompensationandcalcu—tationwerepresented．Thesimplyoperatingprincipleofvoltage—stabilizingcircuitwasalsopresentedandtheexperimentalresultswe

4、regivenandanalyzed．Keywords：rare—earth；permanentmagnetsynchronousgenerator；capacitancecompensation；regulatedvoltagedevice0引言1永磁体结构稀土永磁同步发电机与普通电励磁电机相比具有结构简单、运行可靠、维护方便、体积小、功率质量比高、效率高等优点。目前，国内永磁同步发电机的应用领域广阔，如航空航天用主发电机、风力发电、移动式电源、备用电源等都广泛使用各种类型的永磁同步发电机。永磁同步发电

5、机有逐步代替部分电励磁发电机的趋势，但制约其发展的主要原因一是稀土材料比较贵，相对而言电机成本高，使得许多厂家及用户目前不能接受，不愿意开发此类发电机；另外一个原因是电机制成后，其永久磁铁的磁特性是不可调节的，发电机负载运行时，由于电枢反应的作用和阻抗压降的影响，输出电压随负载增加而下降。如果解决好了永磁发电机的这两个问题，则永磁同步发电机的研究开发将进入一个全新的历史时期。解决好这些问题就要做到以下两点：一是通过合理的设计电机参数，使永磁材料的使用尽可能的少，同时电机本身的固有电压调整率也尽可能的小，这

6、样电机的成本就相对较低，开发的价值就高。二是通过电容补偿等方式来补偿电压，解决电压的稳定问题，但也要求补偿方法简单、经济、实用，调整精度高等。本文扼要介绍了该种发电机的结构特点、永磁体的设计方法以及稳压装置的构成和实验结果。收稿日期：2005—09—1644永磁同步发电机与电励磁同步发电机的主要区别是它们的励磁方式不同。通常按永磁体磁化方向的相互关系，可分为径向式、切向式、混合式和轴向式四种转子磁路结构。本文中用作实验的电机采用径向瓦片形转子磁路结构，以4极为例，如图1所示。采用这种形式，是为了在尽可能小

7、的转子直径内放置尽可能大的永磁体，以提高气隙磁密，同时考虑到永磁体的矫顽力高，永磁体磁化方向长度可以小。另外，调节瓦片形永磁体的宽度就是调节极弧系数，可以改善气隙磁场波形。衬套(即转子轭)用磁性材料制成，构成主磁路的主要部分。永磁体之间是非磁性材料，可以起到阻尼作用，又对转子轭和永磁体的固定起到一定作用，进一步提高了高速运行发电机的可靠性。图中：bM为永磁体的宽度；hM为永磁体的高度；九为磁性衬套的厚度，Di，为定子内径；Di：为转子轴孑L直径。无纬玻璃丝带套图1径向瓦片形永磁体转子磁路结构永磁材料选用钕

8、铁硼(Nd—Fe—B)，从价格上考虑选用上海YLNF一2002型产品。由于本实验用的电机转速为1500r／rain，转速较低，固定永磁体发电机永磁体尺寸的设计和稳压控制万方数据触持电棚2007年第7期已歹歹驱司贮掣，⋯⋯⋯⋯乙⋯⋯⋯⋯¨_⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯⋯⋯一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯一一o．c二／Pge'膨彪倒虎私彩留，⋯一就可用无纬玻璃丝带绑扎，这样既可以防护永磁体表面，又使工艺、结构较为简单(如图1所示)。2电