Halbach磁齿轮风力发电机的研究与设计

发布时间：2019-11-04 01:47

【摘要】：与传统风力发电装置相比,基于磁齿轮传动的Halbach磁齿轮风力发电机是将Halbach磁场调制式磁性齿轮应用到风力发电系统中,用来改善传统风电系统中发电机和风力机转速不相匹配的问题,这种结构不仅使整个风电系统的结构得到了优化,同时还弥补了传统风力发电装置因使用机械齿轮增速箱所带来的一些不足之处,也使得整个系统的运行更加高效和稳定。结合磁场调制式磁性齿轮的传统结构,本文设计了一种新型的Halbach磁齿轮风力发电机,在此基础上对其结构参数和特性进行了分析研究。首先,分析了Halbach阵列的基本结构及其相关工作原理。并通过有限元法对其与传统径向充磁方式进行比较,继而得出Halbach阵列的优势。本文对有限元法进行了简单介绍,为本文输出转矩以及电磁场的分析计算打下基础,同时还简要的介绍了本文所使用的有限元电磁场分析软件JMAG。其次,设计出一种结构简单的Halbach磁齿轮风力发电机,通过对所设计电机的结构参数进行优化,并分析其结构参数对电机转矩以及反电势产生的影响,同时对电机的定子部分进行了简单的设计,然后利用有限元电磁场分析软件JMAG对该电机的各个参数模型进行建模仿真,对比分析各个参数模型的仿真结果,并从中选取最优结果作为所设计电机的最佳配比。然后,在Halbach磁性齿轮风力发电机结构参数优化的基础上,最后确定该电机的结构及其几何参数,并通过有限元电磁场分析元件JMAG对所设计电机进行建模仿真,主要是对该电机的气隙磁场、静态转矩、稳态转矩、齿槽转矩以及反电势进行探讨。最后,以节约电机制造成本提升其永磁体利用率为前提,以原始设计的电机为模板,提出了几种永磁体用量优化的Halbach磁性齿轮风力发电机结构,对比于原始Halbach磁性齿轮风力发电机,指出优化的Halbach磁性齿轮风力发电机具有一定的研究价值。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM315

【参考文献】

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本文编号：2555403