【導(dǎo)讀】已注解說明來源，本人愿意為由此引起的后果承擔(dān)責(zé)任。設(shè)計(論文)的研究成果歸屬學(xué)校所有。高速永磁同步發(fā)電機在發(fā)電領(lǐng)域有重要的用途。通過畢業(yè)設(shè)計要求學(xué)生。1．掌握各種高速永磁同步發(fā)電機性能及應(yīng)用;5．完成一高速永磁同步發(fā)電機結(jié)構(gòu)設(shè)計。

　　

【正文】 載電流越大，漏磁就越大（圖 31），這是因為負載電流增加時，電樞反應(yīng)去磁磁勢增大，由永磁體工作圖可見，這就使永磁體對外磁路提供的磁勢增加，漏磁通也增加。 由于漏磁通 Φσ＝ FmΛσ2，所以漏磁通的大小與轉(zhuǎn)子等效漏磁導(dǎo) Λσ2 的大小有密切關(guān)系。在其它條件相同的情況下， Λσ2越大，漏磁通 Φσ就越大?？梢娪来磐桨l(fā)電機轉(zhuǎn)子漏磁導(dǎo)計算的重要意義。下面是徑向磁化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子的漏磁導(dǎo)計算方法。漏磁場的分布是經(jīng)由永磁體或鐵心的面、線、點之間通過的，高速永磁發(fā)電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)一般是對稱的，因此其漏磁導(dǎo)的計算往往歸結(jié)于求對稱的“面－面”、“線－線”及“點－點”之間的漏磁導(dǎo)。 所以單列一節(jié)說明漏磁導(dǎo)的計算。 徑向結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子漏磁導(dǎo)計算 裝入定子的徑向轉(zhuǎn)子漏磁場可近似按圖 32 劃分為六個部分： Φσ1――永磁體側(cè)面極間漏磁通； Φσ2――永磁體軸向端面極間漏 磁通； Φσ3――永磁體側(cè)面與端面相交線之間漏磁通； Φσ4――永磁體的側(cè)面與極靴面（棱邊）之間的漏磁通； Φσ5――永磁體的端面與極靴面相交線（棱邊）之間的漏磁通； Φσ6――永磁體側(cè)面、端面與極靴間的交點之間漏磁通。 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 高效永磁同步發(fā)電機設(shè)計研究 22 圖 31 圖 32 負載電流對漏磁的影響 徑向轉(zhuǎn)子漏磁場分布 分別求出各部分漏磁導(dǎo) Λ Λ Λ Λ Λ Λ6， 則總漏磁導(dǎo)為 2 1 4 2 3 5 62( ) 4( )?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (3— 12) 計算證明，有些值可以忽略，則總漏磁導(dǎo)公式可以簡化為 2 1 2 32 4 ( )?? ? ? ? ? ? ? (3— 13) 首先要確定 r1,a1,a2,根據(jù)所選的瓦片狀永磁體的形狀得計算公式如下 22( 2 )bMD? ?? ?? 122 si n ( 2 )bM D?? ? ? 221112( 0 . 5 ) ( )22i b M b Mr D h h? ? ? ? 11 2 1c o s ( 2 ) 2bMh m D r?? ? ? ? ? 圖 33 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 高效永磁同步發(fā)電機設(shè)計研究 23 110 1 111( l n( )100r hmp L M hm rrhM???? ? ? ??? ?? 112ar?? 2 1 12 ( )a r hm? ? ? 12202ln( 1 )2 100MM hh aa? ????????? 21300 .1 3 100mMhh?? ? ? ? (3— 14) 最后帶入總漏磁導(dǎo)的公式就可以求得： ?? 2 ? 1 4 ? 2 ? 3?? ????? 根據(jù)該公式可以計算初步總漏磁導(dǎo)進行下一步計算，主磁導(dǎo)和漏磁導(dǎo)影響到空載氣隙磁通 Φδ的值，根據(jù)要求空載氣隙磁通與計算氣隙磁通的誤差一定小于 1％ ，如果不能滿足，就要重新修改永磁體尺寸和預(yù)計工作點，漏磁系數(shù)等參數(shù)，必須滿足要求后才能進行下一步計算。這一個步驟比較困難，需要反復(fù)計算，永磁體尺寸的小小變化帶來的影響都很大。 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 高效永磁同步發(fā)電機設(shè)計研究 24 第 4章 電機計算與磁場分析 計算程序及算例 注：計算采用手算和 MathCAD計算結(jié)合使用的方法所以計算結(jié)果保留到小數(shù)點后三位。 一、 額定數(shù)據(jù) 1．額定功率 5KWNP ? 2．相數(shù) 3m? 3．額定電壓 直流輸出電壓 40VdU ? 額定相電壓 2 1 7 .9 4 9 V2 .3 4dN UU ??? 三相橋整流考慮二極管壓降 4．功率因數(shù) cos ?? sin ?? 5．額定相電流 310 1 1 6 .0 7 1 Ac o sNN NPI mU ?????? 6．效率 ?? 7．額定轉(zhuǎn)速 100000rpmNn ? 8．預(yù)取極對數(shù) 2p? 9．頻率 3333H z60Npnf ?? 10．冷卻方式 空氣冷卻 11．轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 徑向套環(huán) 12．電壓調(diào)整率 20%NU?? 二、永磁材料選擇 13．材料牌號 NSC27G 燒結(jié)釤鈷材料，主要考慮到高溫工作環(huán)境 該材料高溫下退磁小。 14．預(yù)計溫度 T= 250C 20 ? 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 高效永磁同步發(fā)電機設(shè)計研究 25 %B r rB? ? ? ? ? ?的 溫 度 系 數(shù) 0 rI L B? ? ? ? 的 不 可 逆 損 失 率 工作溫度下 201 ( 20 ) ( 1 ) 0. 93 1 T10 0 10 0Brrr ILB t B???? ? ? ? ????? 20 760kA/mcH ? 工作溫度下 201 ( 2 0 ) ( 1 ) 7 0 7 . 5 6 K A /m1 0 0 1 0 0BrCr ILH t H???? ? ? ? ????? 30 1 0 1 .0 4 7rrCBH? ? ?? ? ? 式中 70 4 10 H /m?? ??? 三、永磁體尺寸 18．永磁體磁化方向長度 ? 19．永磁體寬度 ? 20．永磁體軸向長度 ? 21．永磁體 段數(shù) 1W? 22．永磁體每極截面積 28 .3 4 6 c mM M MA L b?? 23．永磁體每對極磁化方向長度 2 cmM P Mhh?? 24．永磁體體積 311 .68 4c mm M M PV PA h?? 25．永磁體質(zhì)量 310 95 .81 2gmmmV? ?? ? ? 高速鈷材料密度 ?? 四、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)尺寸 26．氣隙長度 1 m??? ? ? ? 均勻氣隙 空氣隙長度 1 ? ? 非磁性套環(huán)長度 ?? 27．轉(zhuǎn)子外徑 2 ? 28．軸孔直徑 2 ? 29．轉(zhuǎn)子鐵心長度 2 5cmMLL?? 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 高效永磁同步發(fā)電機設(shè)計研究 26 30．襯套厚度 22 2 ( ) 0 .4 9 c m2iMh D D hh ? ? ? ??? 31．極距 2( 2 ) 2 .1 0 5 c m2D p?? ???? 徑向瓦片形 32．極弧系數(shù) ? ? 33．極間寬度 2 (1 ) 0. 54 7 c mpb ??? ? ? 五、定子繞組和定子沖片 34．定子外徑 1 ? 35．定子內(nèi)徑 1 2 12 3 .0 6 c miDD ?? ? ? 36. 定子鐵心長度 1 5cmMLL?? 長徑比 λ ＝ 37．每極每相槽數(shù) 1q? 38. 定子槽數(shù) 2 12Q mpq?? 39．繞組節(jié)距 3y? 整距繞組 ,影響下面一些系數(shù) 40. 短距系數(shù) 180sin 12pK ??? 41. 分布因數(shù) 1dK? 1skK ? 1dp d p skK K K K?? 波形系數(shù) s i n( ) 24iiK ??????? 39。 0 ? 工作點范圍在 內(nèi) 但高速電機應(yīng)取小一些。 39。0 ? ? 39。 4400 39。039。39。 10 10 W bm M rb A B?? ? ??? ? ? ? 039。 (1 ) 8V100 N NUEU?? ? ? ? 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 高效永磁同步發(fā)電機設(shè)計研究 27 39。 0039。 3 .0 0 44 .4 4 39。39。EN fK????? 39。39。 s aNN pq?? 取 3sN? 并聯(lián)支路數(shù) 2a? 3spqNNa?? 21 2 .0 0 1 m mNcu IA aJ??? 預(yù)取定子電流密度 39。229A/mmJ ? 短時工作，可取正常值 610 倍 導(dǎo)線直徑 11 4 1 .5 6 m mcuAd ??? 取 d= 薄絕緣 導(dǎo)線截面積 2 22 .0 1 1 m m2cu dA ? ??? ? ????? 22 8 . 8 A /m mNt c uIJ a N A?? 1tN ? — — 并 繞 根 數(shù) 112 2 1 7 . 3 3 3 A /c ms N NiiQ N I m N IA a D D??? ? ? ：為了滿足電壓調(diào)整率要求，盡量使槽“淺而寬” 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 高效永磁同步發(fā)電機設(shè)計研究 28 120121 1 1 211 1 ) 12 5 c m 5 c m 0cm 8 c m 5 c m22 4cm2 01 c m(2 () 93 c m2sssssissjiis sstbbbhhD D h hhDtQDh bbbQ???????? ? ?????? ?? ? ? 2212 0 .1 3 8 c m2ssSsbbAh??? 槽面積 ? 槽絕緣厚度 22 2 1( 2 ) 24 c mi i s s sA C h b b? ? ? ? 20. 11 4c me f s iA A A? ? ? 槽滿率 220 10 0 .6 7