【摘 要】
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随着能源、环境等问题日益突出,清洁能源受到广泛关注。特别是小型风力发电系统,使用灵活,可靠性高。磁悬浮风力发电机的研究是结合功率密度高、启动转矩低的轴向永磁电机与无转动摩擦的磁悬浮技术优点。两者的优化结合能够使发电机的机械摩擦减小,并提高风机的风能利用率,但由于两种结构的组合会对各自的物理场产生耦合影响,本文运用多物理耦合法研究对悬浮式永磁发电机的影响程度。通过对轴向永磁发电机的拓扑结构进行优选,
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随着能源、环境等问题日益突出,清洁能源受到广泛关注。特别是小型风力发电系统,使用灵活,可靠性高。磁悬浮风力发电机的研究是结合功率密度高、启动转矩低的轴向永磁电机与无转动摩擦的磁悬浮技术优点。两者的优化结合能够使发电机的机械摩擦减小,并提高风机的风能利用率,但由于两种结构的组合会对各自的物理场产生耦合影响,本文运用多物理耦合法研究对悬浮式永磁发电机的影响程度。通过对轴向永磁发电机的拓扑结构进行优选,分析双转子单定子结构中NN、NS、Halbach阵列结构,研究效率、THD值、转矩波动、气隙磁密对发电机性能的影响,综合各项性能指标分析优选Halbach阵列结构。针对磁悬浮结构产生偏移或偏转时,磁场也会相应改变的问题,采用磁场与结构场耦合的载荷传递法得到磁环的等效应力分布,结合悬浮轴承的承载力变化可以分析出悬浮轴承的状态。采用Lanczos法进行模态提取分析,得到磁悬浮结构的临界转速和各阶振型,确定磁环的临界转速是否在安全区域内。通过磁场-温度场及磁场-结构场联合仿真分析,得到发电机稳定运行时的温升情况及发电机转子盘的机械强度。研究发电机与磁悬浮结构的磁场间的相互作用,得到该作用对整体结构输出特性的影响。搭建磁悬浮轴向永磁同步电机实验平台,测试了发电机性能。并将发电机的实验数据与有限元仿真结果进行对比,符合本文的理论分析。图77幅,表6个,参考文献81个。
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