【摘 要】
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随着对清洁能源的需求越来越大,小型水轮发电机映入大家视野,而小型水轮发电机多可应用与小型水库,低水头以及水下智能机器人中,这就要求其要保证体积小的同时保证低转矩高效率。永磁同步发电机多用与水轮发电机,论文着力于一台单相双定子磁通切换水轮发电机（DS-FSPM发电机）进行了研究和优化分析。论文研究内容包括以下几个方面:首先,论文对永磁同步发电机结构设计尤其是双定子发电机和磁通切换电机的研究现状进行了
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随着对清洁能源的需求越来越大,小型水轮发电机映入大家视野,而小型水轮发电机多可应用与小型水库,低水头以及水下智能机器人中,这就要求其要保证体积小的同时保证低转矩高效率。永磁同步发电机多用与水轮发电机,论文着力于一台单相双定子磁通切换水轮发电机（DS-FSPM发电机）进行了研究和优化分析。论文研究内容包括以下几个方面:首先,论文对永磁同步发电机结构设计尤其是双定子发电机和磁通切换电机的研究现状进行了介绍,接着介绍DS-FSPM发电机的特殊结构,由于永磁同步发电机与DS-FSPM发电机有着共通之处,可结合永磁同步发电机的运行原理和磁通切换原理阐述DS-FSPM发电机的工作原理,在此基础上推导出DS-FSPM发电机的数学模型。然后,对DS-FSPM发电机的电磁设计和主要参数的计算进行介绍,在电磁设计方面本文采用的是等效磁路法,通过永磁同步发电机的特性对DS-FSPM发电机主要尺寸的确定、电磁负荷的选择、永磁材料的选择依据进行了详细分析,得到了发电机的参数及整体结构,为后面的参数优化及结构优化做了铺垫。最后,针对DS-FSPM发电机的齿槽转矩问题,提出了对DS-FSPM发电机的齿槽转矩的优化方法。优化方法之一就是通过遗传算法的基本原理和操作过程,根据实际发电机优化问题对优化步骤进行介绍,优化目标和优化变量的选择,以及约束条件的约束,然后通过有限元仿真表明方法的合理性。除此之外,通过转子极靴的结构进行齿槽转矩的降低,最终得到优化后的DS-FSPM发电机。依此为基础,对比优化后的DS-FSPM发电机和优化前的DS-FSPM发电机的磁场分布,气隙磁密,空载反电势和负载转矩等性能,将这些性能特性进行综合考虑过后,优化后的DS-FSPM发电机更加符合预想。
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