徑向勵磁結(jié)構(gòu)的稀土永磁同步發(fā)電機設(shè)計方法

1、微電機1997年第30卷第4期(總第99期)設(shè)計與研究 DESIGN&RESEARCH劉景林李鐘明(),【摘要】。ESIGNMETHODOFRAREEARTHPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSGENERATORWITHRADIALEXECTINGSTRUCTURE【Abstract】Thethesisanalyzescomputationmethodofmagneticcircuitandarmaturereac2tionofrareearthpermanentmagnetsynchronousgeneratorwithradialexectingstructure.

2、Itputsforthaequivalenttreatmentwayofthemachine.Thetestingresultofmodelmachineverifiesthatthedesignmethodputforthinthethesisiscorrect.【Keywords】radial,execitation,permanentmagnetelectricalmachine,sychronousgenerator,design意的結(jié)果。1引言具有徑向勵磁結(jié)構(gòu)的稀土永磁同步發(fā)電機有著制造工藝簡單、體積小、重量輕、出力大、抗去磁能力強、外特性硬等一系列優(yōu)點1,已開始應(yīng)用于航空航天等軍工

3、及民用領(lǐng)域。本文對電機模型進行了分析討論,并對設(shè)計方法加以研究。樣機結(jié)果表明,取得了滿圖1為電機結(jié)構(gòu)簡圖。定子鐵心采用斜槽,繞組為分數(shù)槽繞組,可有效地改善電勢波形。轉(zhuǎn)子采用瓦片式稀土磁鋼激磁,這種結(jié)構(gòu)漏磁較小。磁鋼外套護環(huán),以提高可靠性。2磁路計算徑向勵磁結(jié)構(gòu)稀土永磁同步發(fā)電機的等值磁路如圖2所示,圖中,Ga1轉(zhuǎn)子磁軛8圖1電機結(jié)構(gòu)簡圖圖2等值磁路圖徑向勵磁結(jié)構(gòu)的稀土永磁同步發(fā)電機設(shè)計方法的磁導(dǎo),G01轉(zhuǎn)子軛與磁鋼間附加氣隙的磁導(dǎo),Gsm極間漏磁導(dǎo),G氣隙磁導(dǎo),GZ定子齒的磁導(dǎo),Ga2定子磁軛的磁導(dǎo),5M,5U有效磁通,5M=5U+5sm)-5sm5U(+GGGZGa25sm漏磁通,FM磁鋼總

4、磁勢,Fad縱軸電樞反應(yīng)磁勢。根據(jù)磁路的克希荷夫定律2,可得下列方程:(1)(2)ads5U(+Ga2+a1=FM-Fad(3)求解可得:5MM1+Gsm(+)-Fad)+)G011+Gsm(G01+Ga1)(G+GZ+G01Ga2+Ga1(4)5U=FM-Fad1+Gsm(1+Gsm(G01+Ga1)(+G+GZ+Ga2)+)Ga1(5)5sm=漏磁系數(shù):FMGsm()+FadGsm(+GZ+1+Gsm(G01Ga1)(G+Ga2)+G01+Ga2(6)=5M 5U=FM1+Gsm(FM-+)-FadGa1(7)Fad1+Gsm(G01+空載時,Fad=0,漏磁系數(shù)為:)0=1+Gsm(+G

5、GZGa2機的電樞反應(yīng)示意圖如圖3所示。(8)當(dāng)電樞反應(yīng)呈去磁作用時,Fad為正。由式(4)、(5)、(6)知,5M、5U、5sm,磁鋼工作點降低。反之,電樞反應(yīng)呈助磁作用,Fad為負,5M、5、5sm,磁鋼工作點上升。根據(jù)式(7)可知,漏磁系數(shù)為磁路飽和程度和電樞反應(yīng)的函數(shù),隨著電機運行狀態(tài)的不同而變化?？蛰d時,漏磁系數(shù)與附加氣隙無關(guān),因為漏磁通與有效磁通均通過附加氣隙。而負載時,由于附加氣隙的存在,5M和5U均有不同程度的改變,此時的漏磁系數(shù)則與之有關(guān)。圖3電樞反應(yīng)電機采用瓦片式稀土磁鋼,其去磁曲線呈線性分布,可逆磁導(dǎo)率保持不變,且r0=1。因此,對于縱軸電樞反應(yīng)磁通,磁鋼可近似視為空氣。

6、由此可知,磁路磁導(dǎo)基本對稱,即(9)Gad=Gaq該電機可等效為隱極電機,即具有凸93設(shè)計求解具有徑向勵磁結(jié)構(gòu)的稀土永磁同步發(fā)電微電機1997年第30卷第4期(總第99期)發(fā)電機外特性:U=)cos(-I)cos(10)圖4,機類似,可以繪出其矢量圖,如圖4所示。根據(jù)矢量圖,可求得發(fā)電機的運行特性。P2=mUIcos=圖5外特性發(fā)電機輸出功率:22)cos(-附表設(shè)計值與實測值指標(biāo)(VA)額定容量 額定電壓 V(%)電壓變動率 (%)不對稱度設(shè)計值5003610<3(11)外特性如圖5所示。設(shè)計過程由計算機完成。4實例采用本文設(shè)計方法設(shè)計的瓦型磁鋼激磁的稀土永磁同步發(fā)電機磁場分布如圖6所示,設(shè)計值和測試結(jié)果見附表。實測值512378<15結(jié)論由以上實例可以得出結(jié)論,本文所提出的具有徑向勵磁結(jié)構(gòu)的稀土永磁同步發(fā)電機的設(shè)計方法計算結(jié)果與實測值吻合良好,說明該方法較客觀、正確地反映了此類電機的內(nèi)在規(guī)律性,具有應(yīng)用價值。參考文獻1李鐘明.稀土永磁電機理論與應(yīng)用.西北工業(yè)大學(xué),1991.圖6磁場分布2陳峻峰.永磁電機.機械