轴向磁通微型发电机设计方法研究

摘要

本文拟开发一种适用于小型轴向磁通永磁电机（最大约为2kW）结构特点的计算方法，以便使其能够应用于转速不超过600r／min的风力发电机。近来，阿根廷发布了一项低速风力发电机的重要发展计划，这些风力发电机主要应用在少风或无风的偏远地区，并且主要用于电池充电。本研究基于对电机的基础理论所提出的概念进行分析，由径向磁通电机发展而来，并能够适用轴向磁通电机。基于此，为了能够采用经典的同步发电机计算方法——同步电抗方法来模拟轴向发电机，需确定相应参数可与弘。考虑轴向发电机特殊的几何结构，需要用某些参数相当准确地确定电机的特性。例如，为了计算感应电动势，必须确定其相关的磁极结构尺寸，包括极距、极区以及节距系数等，因为这些值决定了每极有效磁通密度，对于电枢绕组来说必须计算节距系数与分布系数，最终确定有效电动势。另一方面，确定等效电路参数也是必要的。既然目标是要建立一个基于同步电抗的模型，就必须确定电抗的影响，为了分析电抗的影响效果，必须说明模型是否为凸极。假设电枢绕组的漏抗为同步电抗的一部分，因此它也是特殊结构发电机计算方法的重要因素。通过发电机的计算结果与测试结果的对比，再利用试验结果修正设计公式，从而知道要获得适当的轴向磁通发电机模型，哪些因素或参数是必须考虑的。基于卜述方法的调整，可得出以下结论：（1）经典的微积分方法通常用于同步发电机感应电动势的理论分析，并且完全适用于轴向磁通永磁发电机，而那些磁通分布特殊的发电机则需要特别考虑。（2）南于理论值与实际测量值之问的差异是在误差允许范围内的，因此，复杂的电路模型参数可以用实际发电机的参数（即电抗、电阻和电动势）来表示。