双层气隙永磁直线发电机的温升和推力波动研究

发布时间：2017-05-16 14:06

  本文关键词：双层气隙永磁直线发电机的温升和推力波动研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：不可再生能源的消耗使人类过去发电需要的诸如煤、石油、天然气之类的能源逐渐耗尽,新能源发电技术越来越引起人们的重视。波浪能发电绿色环保,并可直接供给海洋仪器电能,其大规模应用可解决人们对电能的需求,是国际关注的新能源形式之一。永磁直线电机应用在波浪能发电装置中可免除直线运动到旋转运动的转换机构,提高系统的效率,在波浪能能发电装置中逐渐取代传统旋转电机,成为研究的焦点。本文针对波浪发电用高功率密度双层气隙圆筒型永磁直线发电机进行研究,完成了该电机的温升和推力波动的优化。主要内容如下:1、介绍了双层气隙圆筒型永磁直线发电机的结构和发电原理;应用场计算方法建立了双层气隙圆筒型永磁直线发电机的磁场解析模型。2、使用有限元法进行了双层气隙圆筒型永磁直线发电机的电磁建模,分别建立了电机的稳态磁场和瞬态磁场模型,并分别对其进行了空载和额定负载情况下的求解;将磁场计算的有限元结果与解析结果进行了对比,两者能够很好地吻合,证实了解析计算结果的正确性。3、使用有限元法进行了双层气隙圆筒型永磁直线发电机的温度场分析,针对该双定子结构电机内部温度远高于外部温度的现象,分析了产生原因并提出了该电机内层改进结构和内外层电流配比方法以实现内外层温度相等,进而改善其整体温升性能。4、基于改进的双层气隙圆筒型永磁直线发电机结构进行了推力波动优化,分析其推力波动产生的原因,通过减小端部力和齿槽力来削弱电机的推力波动,并得出了可削弱双层气隙圆筒型永磁直线发电机推力波动的优化设计准则。
【关键词】：双层气隙圆筒型永磁直线发电机 电磁场 温度场 推力波动 端部力 齿槽力
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM313
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 波浪能发电装置的研究现状11-14
• 1.2.1 传统波浪能发电装置11-12
• 1.2.2 新型波浪能发电装置12-14
• 1.3 直线电机推力波动优化方法14-16
• 1.4 论文研究内容16-17
• 第二章 双层气隙圆筒型永磁直线发电机磁场解析计算17-25
• 2.1 双层气隙圆筒型永磁直线发电机的结构和原理17-18
• 2.2 双层气隙圆筒型永磁直线发电机的磁场分析18-24
• 2.2.1 双层气隙圆筒型永磁直线发电机的物理模型18-19
• 2.2.2 永磁体的等效处理19-20
• 2.2.3 无槽电机磁场解析计算20-23
• 2.2.4 有槽电机磁场解析计算23-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第三章 双层气隙圆筒型永磁直线发电机电磁建模25-37
• 3.1 电机有限元计算步骤25-29
• 3.1.1 建立几何模型25-27
• 3.1.2 分配材料属性27
• 3.1.3 施加激励和边界条件27-28
• 3.1.4 设置求解参数并进行网格剖分28-29
• 3.1.5 求解29
• 3.1.6 后处理29
• 3.2 直线发电机的静态特性29-33
• 3.2.1 静态空载特性仿真29-32
• 3.2.2 静态负载特性仿真32-33
• 3.3 直线发电机的瞬态特性33-36
• 3.3.1 瞬态空载特性仿真33-34
• 3.3.2 瞬态负载特性仿真34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 双层气隙圆筒型永磁直线发电机的温升分析37-46
• 4.1 传热的基本理论38-39
• 4.1.1 热传导38-39
• 4.1.2 热对流39
• 4.1.3 热辐射39
• 4.2 双层气隙圆筒型永磁直线发电机的热源分析39-40
• 4.2.1 绕组损耗40
• 4.2.2 铁心损耗40
• 4.2.3 永磁体涡流损耗40
• 4.3 双层气隙圆筒型永磁直线发电机导热系数和散热系数40-42
• 4.3.1 导热系数的确定40-42
• 4.3.2 散热系数的确定42
• 4.4 双层气隙圆筒型永磁直线发电机温度场仿真42-43
• 4.5 双层气隙圆筒型永磁直线发电机的温升优化43-45
• 4.5.1 电机内定子结构优化43-44
• 4.5.2 电机内外层电流比优化44
• 4.5.3 优化前后电机电磁性能的对比44-45
• 4.6 本章小结45-46
• 第五章 双层气隙圆筒型永磁直线发电机的推力波动分析46-56
• 5.1 双层气隙圆筒型永磁直线发电机推力波动的产生46-47
• 5.2 双层气隙圆筒型永磁直线发电机推力波动的优化47-53
• 5.2.1 极弧系数47-48
• 5.2.2 端部力优化48-49
• 5.2.3 齿槽力优化49-53
• 5.3 优化前后电机性能的对比53-54
• 5.3.1 各种优化前后电机的电磁推力对比53-54
• 5.3.2 推力波动优化后电机温度场仿真54
• 5.4 本章小结54-56
• 第六章 总结与展望56-58
• 6.1 本文工作总结56
• 6.2 本文工作内容展望56-58
• 参考文献58-62
• 攻读学位期间研究成果62-63
• 致谢63

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本文编号：371023