永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-09-01 09:07 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 向計(jì)算長(zhǎng)度Li，與傳統(tǒng)電機(jī)一樣，主要尺寸的基本關(guān)系式： (21)式中有的量是技術(shù)要求給定的(計(jì)算電磁功率Pi和轉(zhuǎn)速n)，或是變化范圍不大的(計(jì)算極弧系數(shù)αi，氣隙磁場(chǎng)波形系數(shù)KΦ和繞組系數(shù)Kdp)，可以通過(guò)初選電磁負(fù)荷來(lái)確定電機(jī)尺寸。但在本設(shè)計(jì)中，因技術(shù)要求中給定了電機(jī)的直徑和長(zhǎng)度范圍，因此可直接按照給定的外形尺寸來(lái)確定電機(jī)的主要尺寸。初定定子外徑148mm，內(nèi)徑110mm，軸向長(zhǎng)度170mm。 氣隙長(zhǎng)度的選擇永磁電機(jī)的氣隙長(zhǎng)度是很重要的參數(shù)，它不僅影響電機(jī)的裝配工藝和雜散損耗，同時(shí)對(duì)電機(jī)的交、直軸同步電抗有影響。為減小過(guò)大的雜散損耗，降低電機(jī)的振動(dòng)和噪聲和便于電機(jī)裝配，永磁電機(jī)的氣隙長(zhǎng)度通常比同規(guī)格的感應(yīng)電機(jī)的氣隙大。設(shè)計(jì)時(shí)可參照同規(guī)格的感應(yīng)電機(jī)的氣隙長(zhǎng)度，并做適當(dāng)修改。本設(shè)計(jì)中，氣隙長(zhǎng)度δ=。 永磁體設(shè)計(jì)永磁體尺寸包括永磁體軸向長(zhǎng)度LM，磁化方向長(zhǎng)度hM和寬度bM。軸向長(zhǎng)度LM取與鐵心軸向長(zhǎng)度相等或稍小于鐵心軸向長(zhǎng)度。磁化方向長(zhǎng)度hM的選取影響著電機(jī)的直軸電抗進(jìn)而影響電機(jī)的許多性能。hM應(yīng)使永磁體工作于最佳工作點(diǎn)，hM過(guò)大會(huì)造成材料浪費(fèi)，增加成本；hM過(guò)小會(huì)使永磁體易于退磁，而且加工難度大，廢品率增加。寬度bM的選取關(guān)系到每極磁通的大小，bM的大小與極弧系數(shù)αp有關(guān)，而αp對(duì)電壓波形、漏磁系數(shù)和齒槽轉(zhuǎn)矩等有重要影響。在本設(shè)計(jì)中預(yù)取永磁體磁化方向長(zhǎng)度hM=4mm，極弧系數(shù)αp=，永磁體寬度bM按轉(zhuǎn)子外徑和極弧系數(shù)計(jì)算得到，bM=。 定子繞組和鐵心設(shè)計(jì) 繞組形式的確定定子繞組的形式有分布式和集中式。集中式繞組的線圈直接繞在一個(gè)齒上，節(jié)距y=1。與分布式繞組相比，不僅降低了繞線的難度，而且端部短，電阻小，銅耗低，可以有效的降低電機(jī)的成本和發(fā)熱[13]。在電機(jī)極數(shù)和相數(shù)一定的情況下，定子槽數(shù)由每極每相槽數(shù)q決定。q可以為整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)。但直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速較低，極數(shù)較多，q取整數(shù)會(huì)使電機(jī)定子槽數(shù)過(guò)多，這不僅使電機(jī)外徑增大，還使加工成本增加，絕緣材料用量增大，降低槽利用率。更重要的是使電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩很大。與此相比，分?jǐn)?shù)槽繞組(q取分?jǐn)?shù)，本設(shè)計(jì)中取q1)不僅能使電機(jī)槽數(shù)減少，而且能有效的減小齒槽轉(zhuǎn)矩?；谝陨峡紤]，本設(shè)計(jì)中定子繞組采用雙層分?jǐn)?shù)槽集中繞組。 極槽數(shù)的確定永磁電機(jī)中，極槽數(shù)的設(shè)計(jì)對(duì)電機(jī)的性能有很大的影響。合理的極槽配合可以保證電機(jī)具有較高的繞組因數(shù)，能夠改善電壓波形和減小齒槽轉(zhuǎn)矩。在給定轉(zhuǎn)速和頻率的情況下，電機(jī)的極對(duì)數(shù)可由公式(22)確定 (22)定子槽數(shù)由每極每相槽數(shù)q來(lái)確定。根據(jù)文獻(xiàn)[9]，，電機(jī)的槽數(shù)Z可取1737。根據(jù)文獻(xiàn)[14]，為滿足三相對(duì)稱和短距的要求，選取Z=36。即電機(jī)的極槽數(shù)為30極36槽。經(jīng)驗(yàn)證，該極槽配合能實(shí)現(xiàn)較高的繞組系數(shù)和較小的齒槽轉(zhuǎn)矩。 電機(jī)的路算結(jié)果按以上原則選取電機(jī)的主要參數(shù)后確定電機(jī)結(jié)構(gòu)并核算性
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