直驱永磁同步风力发电机电磁分析与永磁体涡流损耗研究pdf.doc

直驱永磁同步风力发电机电磁分析与永磁 体涡流损耗研究 Analysis of Electromagnetism in DDPMG and Research on Eddy-current Loss of Permanent Magnet 学科专业：电气工程 研究生： 沈世林 指导教师：陈益广教授 天津大学电气工程与自动化学院 二零一三年十二月  独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。 特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 签字日期： 年 月 日 年 月 日  摘要 近年来，海上风力发电机单台机组向大容量发展，将永磁同步风力发电机应 用于直驱式风力发电系统可省去变速齿轮箱，减轻风力发电机重量。直驱式永磁 同步风力发电机体积和重量大，极对数多，需要对其磁路进行合理设计，并对永 磁体的涡流损耗给予高度重视。 为了降低永磁电机齿槽转矩，得到正弦度比较好的反电动势，直驱式永磁同 步风力发电机采用分数槽集中绕组。定子齿形和槽形的选择同时兼顾绕组下线、 定子散热两方面因素。转子采用表贴式径向充磁结构。根据电机设计理论确定电 机磁路定、转子主要尺寸。计算电机空载漏磁系数、电机气隙磁场、绕组反电动 势、电枢绕组电感和齿槽转矩等电机参数。 本文主要研究了永磁体损耗产生的原因，分析了永磁体内涡流损耗与电机参 数之间关系。发电机空载时，永磁磁动势所建立磁场气隙磁密含高次谐波，气隙 磁密高次谐波相对于永磁体运动，引起永磁体内磁通变化，在永磁体内感应出涡 流电动势，产生涡流损耗。发电机负载时，电枢反应磁动势作用于磁路会产生含 有转速大小以及旋转方向都不相同的低次和高次谐波的气隙磁场，当这些谐波磁 场相对于转子运动时也会引起永磁体内磁通变化，感应出涡流电动势，产生涡流 损耗。 给出了永磁体涡流损耗解析算法，该解析算法计算涡流损耗时，首先，分析 气隙磁场在定子空间变化的时空方程；紧接着，分析气隙磁场在转子空间的时空 方程；然后，计算变化的谐波磁场在永磁体内感应出来的涡流电动势；最后，根 据欧姆定律得出永磁体内涡流密度，进而求出永磁体内涡流损耗。 使用有限元软件对永磁体涡流损耗进行了仿真分析，仿真结果表明所给出的 永磁体涡流损耗解析算法可行。 关键词：永磁同步电机；风力发电机；涡流损耗；解析计算  ABSTRACT With the development of offshore wind turbine, the installed capacity has been larger and larger. Directly driven permanent magnet synchronous wind turbine can reduce the weight of wind turbine as it omits variable speed gear box. Directly driven permanent magnet synchronous wind turbine featured large volume and heavy weight has many pole-pairs, so magnetic circuit structure and mechanical supporting structure should be designed rationally. To reduce cogging torque of DDPMG and higher harmonic’s back EMF introduce fractional-slot concentrated winding to DDPMG. The tooth profile and groove selection of stator mainly considers windings installation an