隨著人們意識(shí)到環(huán)境污染問(wèn)題的嚴(yán)重性，對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)與利用獲得了越來(lái)越多的重視。離網(wǎng)型發(fā)電是新能源中的一個(gè)重要組成部分，離網(wǎng)型小功率永磁同步發(fā)電機(jī)在道路路燈、電動(dòng)漁船、偏遠(yuǎn)海島供電等方面都能得到廣泛應(yīng)用。針對(duì)離網(wǎng)型永磁同步發(fā)電機(jī)的體設(shè)計(jì)問(wèn)題開(kāi)展了深入的研究，并完成樣機(jī)加工與部分實(shí)驗(yàn)測(cè)試。介紹了永磁同步發(fā)電機(jī)的基特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)分類。推導(dǎo)出永磁發(fā)電機(jī)的等效磁路模型以及對(duì)發(fā)電機(jī)的一些參數(shù)計(jì)算和運(yùn)行特性進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，為接下來(lái)的發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。分析了離網(wǎng)型永磁同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求，采用場(chǎng)路禍合的方法設(shè)計(jì)出一臺(tái)額定功率300W的離網(wǎng)型永磁同步發(fā)電機(jī)。利用基于磁路法的電機(jī)電磁設(shè)計(jì)軟件ANSYS-RMxprt進(jìn)行反復(fù)核算，確定發(fā)電機(jī)電磁參數(shù)。在ANSYS Maxwell中建立發(fā)電機(jī)有限元模型，對(duì)發(fā)電機(jī)的靜態(tài)特性和瞬態(tài)特性進(jìn)行分析，同時(shí)基于仿真分析出的發(fā)電機(jī)各部分損耗，對(duì)發(fā)電機(jī)效率性能進(jìn)行驗(yàn)算，通過(guò)以析表明電機(jī)設(shè)計(jì)的合理性與有效性。為使發(fā)電機(jī)在較低風(fēng)速下能良好地起動(dòng)發(fā)電，對(duì)發(fā)電機(jī)的起動(dòng)阻力矩進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。將電樞參數(shù)和磁參數(shù)優(yōu)化相結(jié)合對(duì)發(fā)電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)研究發(fā)電機(jī)不同參數(shù)對(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩的影響，構(gòu)建出發(fā)電機(jī)優(yōu)化響應(yīng)面模型，在MATLAB中編寫帶壓縮因子的粒子群算法進(jìn)行尋到優(yōu)參數(shù)組合，對(duì)優(yōu)化后發(fā)電機(jī)進(jìn)行有限元分析，與優(yōu)化前相比，齒槽轉(zhuǎn)矩大為減小，達(dá)到優(yōu)化目的永磁同步發(fā)電機(jī)基結(jié)構(gòu)與分類    與普通交流電機(jī)一樣，永磁同步發(fā)電機(jī)也由定子和轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成。定子鐵芯上預(yù)留有大小型號(hào)相同的定子槽，槽內(nèi)根據(jù)要求布置有三相對(duì)稱繞組，通常制成定子鐵芯的材料為硅鋼片。永磁發(fā)電機(jī)的定子槽宜采用梨形槽或梯形槽，因?yàn)檫@兩種定子槽的定子齒是等寬齒，所以漏磁少、諧波分量小。每個(gè)導(dǎo)體可以采用多跟圓銅漆包線并繞。定子繞組通常由圓銅線繞制而成，采用多根圓銅漆包線繞組又容易實(shí)現(xiàn)繞組端部扭轉(zhuǎn)換位。其連接方式大多采用雙層短距離繞組和星形連接方式，單層繞組和正弦繞組也用于小功率電機(jī)。    永磁同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通常由轉(zhuǎn)子鐵心和永磁體兩部分構(gòu)成。在實(shí)際生產(chǎn)加工過(guò)程中，轉(zhuǎn)子鐵芯的原材料也是硅鋼片。根據(jù)永磁體擺放方位可將轉(zhuǎn)子磁結(jié)構(gòu)分為表面式和內(nèi)置式兩種。根據(jù)轉(zhuǎn)子相對(duì)位置的不同，又可分為內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。內(nèi)置式磁結(jié)構(gòu)中根據(jù)永磁體磁的橫向或者縱向布置又可分為徑向式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和切向式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。在傳熱學(xué)理論基礎(chǔ)上，以電磁場(chǎng)分析中得到的發(fā)電機(jī)損耗為基礎(chǔ)，利用有限元軟件ANSYS Maxwell與ANSYS Workbench進(jìn)行磁熱禍合分析，從而得到了發(fā)電機(jī)在靜態(tài)時(shí)的溫度分布，通過(guò)對(duì)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中溫度分布規(guī)律的分析，驗(yàn)證了發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)的合理性。根據(jù)設(shè)計(jì)分析所得出的發(fā)電機(jī)參數(shù)，加工制造出一臺(tái)樣機(jī)，并初步完成部分實(shí)驗(yàn)研究。新世紀(jì)以來(lái)，隨著工業(yè)社會(huì)的發(fā)展和人們對(duì)現(xiàn)代化生活的追求，整個(gè)人類社會(huì)對(duì)能源的需求也越來(lái)越大。然而煤、石油、天然氣等常規(guī)化能源都是不可再生能源，越用越少。世界范圍內(nèi)的資源搶奪不僅阻礙了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，甚至于可能引發(fā)軍事上的斗爭(zhēng)。而且常規(guī)能源的使用大多會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染問(wèn)題，環(huán)境惡化又致使生態(tài)系統(tǒng)失衡、能源銳減，由此形成的惡性循環(huán)將嚴(yán)重威肋、人類的生存和發(fā)展。惡化的環(huán)境將會(huì)阻礙經(jīng)濟(jì)、教育、文化的發(fā)展和人們生活水平的提高。因此，世界各國(guó)都開(kāi)始大力發(fā)展新能源，新能源對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、生活水平的提高以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展起著重大作用，能源可以說(shuō)是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的命脈。各級(jí)部門大力推行節(jié)能減排政策，了一些列政策與規(guī)劃。如何合理分配、使用資源，保護(hù)環(huán)境己經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展不可忽略的問(wèn)題。學(xué)者和實(shí)踐者紛紛加入到開(kāi)發(fā)新能源的隊(duì)伍中來(lái)，為綠色發(fā)展出謀劃策。將雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)應(yīng)用到永磁發(fā)電機(jī)中。對(duì)永磁發(fā)電機(jī)永磁體產(chǎn)生的渦流損耗進(jìn)行了深入研究，總結(jié)了計(jì)算永磁體渦流損耗的具體方法。用VB編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的電磁設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)了一臺(tái)兆瓦級(jí)直驅(qū)永磁同步發(fā)電機(jī)。對(duì)大型發(fā)電機(jī)的振動(dòng)噪聲進(jìn)行了研究，通過(guò)有限元仿真找出了影響振動(dòng)響應(yīng)的關(guān)鍵模態(tài)，并提出了避免共振的方法。對(duì)永磁發(fā)電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)和剛強(qiáng)度進(jìn)行了研究。建立了半直驅(qū)發(fā)電機(jī)的二維溫度場(chǎng)有限元計(jì)算模型，對(duì)發(fā)電機(jī)的溫度分布情況進(jìn)行了分析研究。對(duì)小型永磁發(fā)電機(jī)的進(jìn)行了設(shè)計(jì)、優(yōu)化進(jìn)行了深入的理論分析，引入混沌優(yōu)化算法對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，為小型永磁發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供了借鑒與參考。將槽配合法、磁偏移法相結(jié)合來(lái)削弱發(fā)電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而達(dá)到降低發(fā)電機(jī)起動(dòng)阻力矩的目的。通過(guò)對(duì)永磁發(fā)電機(jī)的控制策略進(jìn)行仿真研究，使得發(fā)電機(jī)的運(yùn)行性能更加完善。    通過(guò)大量的以及書籍，對(duì)永磁發(fā)電機(jī)的近年來(lái)的研究工作歸納如下:      C1)新型結(jié)構(gòu)永磁發(fā)電機(jī)的研究;      C2)永磁發(fā)電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和性能評(píng)估研究;      C3)永磁發(fā)電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩削弱方法的研究      (4)永磁發(fā)電機(jī)控制策略的研究;      CS)對(duì)永磁發(fā)電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)和電磁場(chǎng)的分析與研究。    綜上所述，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)永磁發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化、控制等方面的研究為新的永磁發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)提供了很好的參考與借鑒。在離網(wǎng)型永磁同步發(fā)電機(jī)電磁設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)有限元軟件Ansys Maxwell建立起發(fā)電機(jī)二維模型進(jìn)行有限元分析研究。算出了發(fā)電機(jī)的各部分損耗，對(duì)發(fā)電機(jī)的效率進(jìn)行了驗(yàn)算，驗(yàn)證了發(fā)電機(jī)磁路設(shè)計(jì)的合理性。為了使發(fā)電機(jī)在較低風(fēng)速下能良好的起動(dòng)發(fā)電，通過(guò)MATLAB編制智能算法程序，對(duì)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化以降低發(fā)電機(jī)起動(dòng)阻力矩。    五章為了校驗(yàn)發(fā)電機(jī)的溫升情況，通過(guò)ANSYS Workbench建立起發(fā)電機(jī)的熱分析模型，利用Maxwell與ANSYS Workbench進(jìn)行發(fā)電機(jī)磁熱禍合溫度場(chǎng)仿真，分析計(jì)算得到了離網(wǎng)型永磁同步發(fā)電機(jī)整體以及各部分溫度分布圖，驗(yàn)證了發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)的合理性。    六章根據(jù)電磁設(shè)計(jì)制造加工出樣機(jī)，并進(jìn)行部分實(shí)驗(yàn)。    七章對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)與并對(duì)進(jìn)行展望。

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