【摘 要】
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适用于海上风力发电的模块化永磁电机种类众多,虽然都具有便于安装、维修和运输的优点,但电机性能却有很大差异,除了与模块化类型有关,还会受到槽极配置、定子间隙宽度和齿尖结构的影响。因此,论文研究了不同定子模块化永磁电机的性能,通过将模块化结构分为两大类,即非隔磁类(T型、齿轭分离型)和隔磁类(E型、C型),共四种定子模块化结构,建立对应的有限元电机模型,在12槽10极和12槽14极情况下,分别改变定子
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适用于海上风力发电的模块化永磁电机种类众多,虽然都具有便于安装、维修和运输的优点,但电机性能却有很大差异,除了与模块化类型有关,还会受到槽极配置、定子间隙宽度和齿尖结构的影响。因此,论文研究了不同定子模块化永磁电机的性能,通过将模块化结构分为两大类,即非隔磁类(T型、齿轭分离型)和隔磁类(E型、C型),共四种定子模块化结构,建立对应的有限元电机模型,在12槽10极和12槽14极情况下,分别改变定子间隙宽度和齿尖结构,探究和比较不同定子模块化永磁电机的性能。首先,深入分析了分数槽永磁电机的绕组理论,包括分数槽集中绕组与分布绕组、全齿绕组与隔齿绕组。推导了定子模块化后绕组因数的变化,并给出了永磁电机齿槽转矩的产生机理与消除相间耦合的条件。其次,推导了分数槽集中绕组电机槽极配合的一般性公式,进行了12槽10极和12槽14极的绕组分配,确定了模块化电机的定转子结构尺寸,设计出四种不同定子模块化永磁电机,并采用有限元分析软件检验了所设计电机的合理性。然后,仿真对比了不同定子模块化永磁电机的电磁性能和转矩性能。研究了定子间隙宽度对定子模块化永磁电机的性能影响,并简单介绍了不同模块的拼接和电机的散热问题。发现对于隔磁类模块化电机,12槽10极电机更适合采用C型2mm/4mm模块化结构降低齿槽转矩和转矩脉动;12槽14极电机更适合采用E型4mm模块化结构提高输出转矩或采用C型2mm降低齿槽转矩和转矩脉动。而非隔磁类模块化电机中的齿轭分离型可以极大程度地降低齿槽转矩。最后,研究了两种新型齿尖结构对隔磁类模块化电机绕组因数的影响,发现12槽10极适合采用缠绕齿带齿尖的结构,12槽14极适合采用非缠绕齿带齿尖的结构。选取最佳定子间隙宽度的隔磁类模块化永磁电机,改变其齿尖结构和宽度,探究其对电机性能的影响,结果表明12槽10极电机比12槽14极电机更适合采用新型齿尖结构。
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