摘要：针对航空高速永磁(PM)发电机设计受到多物理场约束以及Halbach阵列磁体内部存在低磁密区域的问题,建立基于任意磁导率转子轭的Halbach磁体通用电磁解析模型,使用模型分析低磁密区域形成机理及影响因素,评估不同工况下磁体的退磁情况,并提出满足高速电机约束的改进措施。使用场路耦合有限元法(FEA)分析转子涡流损耗,结合解析模型和电机温升计算优化磁体分段以及选择控制器类型,实现磁体的综合设计。将模型和分析方法用于一台300 kW、30 000 r/min高速永磁发电机的设计,制造样机并进行T型三电平变流器控制下的发电实验。样机实验和FEA仿真结果验证了模型的精度以及设计的有效性,为Halbach阵列磁体在航空高速永磁发电机中的应用提供了一定的参考。

摘要：以1台117kW高速永磁发电机为例,通过温度场计算分析和连续量子蚁群优化,对其冷却系统进行了优化设计研究。基于电磁分析确定的电机额定负载运行时的损耗分布,建立了电机内三维温度场分析模型,通过流体场与温度场耦合传热分析,得到了定子冷却流道内流体散热系数和温度的变化规律,并确定了电机全域三维温度分布。提出了轴向不等截面冷却通道结构,使电机内温度分布趋于均匀,并研究了流道高度和通道截面变化位置对电机内温度分布的综合作用影响。采用连续量子蚁群优化算法,建立了双目标函数双维度变量的流道优化设计数学模型,通过算法优化设计得到了定子绕组最高温度和轴向温差均为最小的流道结构方案。

摘要：应用等效磁路法初步确定高速永磁发电机的电磁设计基本参数;对不同槽数,不同极数的永磁发电机进行比较,选取合适的方案;分析电压调整率随电机参数变化的规律,得出降低电压调整率的措施,并确定了相关参数合理的取值范围。应用Taguchi优化设计方法建立实验正交矩阵,针对优化设计目标,结合有限元法求解实验矩阵,得到了满足发电机性能的最佳设计参数组合。应用有限元法对所设计的永磁发电机的电磁设计方案进行性能分析,结果证明了该电磁设计方案的合理性。

摘要：高速交流永磁同步发电机,具有高的电磁频率,故电机内部铁心损耗较传统电机要大。为防止电机过热引起永磁体不可逆去磁及电机绝缘层破坏,准确计算铁心损耗至关重要。Bertotti分离铁耗计算模型及非正弦磁场下的Fourier分解模型主要针对低频时效果较好,但随着频率的增加,集肤效应变得明显使得传统铁耗计算模型不再适合。本文针对设计的18槽16极高速永磁电机建立了变损耗系数正交分解模型,通过仿真和实验,证明了此模型的合理性。

摘要：针对动力涡轮发电机组并网运行的需求,开展变速恒频装置的系统总体设计、关键部件选型、自动功率匹配控制策略设计,并完成Simulink仿真分析与试验验证。分析结果表明:变速恒频技术在船舶动力涡轮发电机组中的应用可以达到降低动力涡轮发电机组的控制难度、提升发电品质的目的;在自动功率匹配控制策略下,变速恒频装置注入电网功率可自动跟随输入发电机机械功率的变化而变化,实现输入、输出功率的自动平衡。