一种改进型混合励磁永磁同步发电机的设计研究

混合励磁永磁同步发电机是在永磁同步发电机的基础上，在电机的定子或转子上加入电励磁绕组以调节电机主磁通的新型发电机。文中首先对现有的混合励磁永磁同步发电机结构进行了改进，并详细分析了其改进后的工作原理和设计特点。结合混合励磁永磁同步发电机的工作原理，给出了相应的发电机电励磁控制系统。最后通过实验数据与设计数据的对比验证了本文的内容。     

混合励磁永磁同步发电机等效磁路分析研究

混合励磁永磁同步发电机（HESM）是在永磁同步发电机的基础上,在电机的定子或转子上加入电励磁绕组以调节电机主磁通的新型发电机。先对混合励磁永磁同步发电机的工作原理进行了详细分析,并对电机较为复杂的磁路进行了等效简化。     

混合励磁永磁同步发电机的特性分析

当常规的永磁发电机在负载运行时,由于定子电阻、电枢反应的作用,发电机的输出电压随着负载的变化而变化。而混合励磁永磁同步发电机集成了电励磁和永磁两类电机的优点,使得发电机的输出电压可以得到有效的调节。该文从混合励磁永磁同步发电机的电阻、电抗参数入手,分析了各参数对发电机外特性的影响。实验结果验证了分析方法正确有效。     

永磁同步发电机比较与分析

齿谐波励磁的混合励磁发电机是一种新型的永磁同步发电机,该电机解决了普通永磁同步发电机气隙磁场难以调节的问题。从发电机运行效率、材料用量,以及气隙磁场调节能力等3方面与普通永磁同步发电机进行了详细比较与分析。以额定参数和主要结构尺寸相同的2台永磁同步发电机为例,进行了定量计算与分析。结果表明:齿谐波励磁的混合励磁发电机效率略有降低,但永磁材料的用量较少,且具有较宽范围的气隙磁场调节能力,可保持发电机端电压恒定。     

串联磁路混合励磁爪极同步发电机的结构设计

针对电励磁爪极电机效率低、永磁爪极电机磁场调节困难的问题,探讨一种新型串联磁路混合励磁爪极同步发电机,分析其结构及其工作原理,利用磁路计算方法和三维有限元的分析对电机进行了仿真,确定了合理的磁钢厚度和合适的极对数。     

复合励磁稀土永磁同步发电机设计与研究

永磁同步发电机结构简单、运行可靠，但是输出电压调节范围小。本文提出了一种解决永磁发电机电压调节问题的方法——利用永磁体和电励磁绕组组合励磁。这种发电机由永磁体和电励磁部分组成，发电机的主要气隙磁场由永磁体建立，电励磁部分提供电机调压所需的辅助磁场，两部分共用一个电枢。     

宽范围稳压的组合转子同步发电机

研究了一种宽转速范围内稳压的组合转子同步发电机.该发电机的定子结构与普通发电机相同,转子由起主发电用的永磁部分和调压用的电励磁部分组成,他们同轴安装,共用同一套电枢绕组.电励磁部分采用内励磁无刷爪极结构,通过调节其励磁电流来改变气隙磁通大小,从而达到稳压目的.对电机的结构特点、运行原理和电磁设计进行了分析.样机实验分析证明了该种电机在宽转速变化范围内稳压性良好的特点.     

永磁同步发电机可控整流发电系统电机参数设计研究

永磁同步发电机宽转速恒压发电系统作为一种供电电源系统,以其高功率密度、高效率、高可靠性等优点得到了越来越广泛的应用。本文针对永磁同步电机可控整流发电系统电机参数设计展开研究,考虑永磁同步发电机运行电压、电流限制以及可控整流发电系统输出性能指标等约束条件,通过理论分析给出了满足系统设计需求的永磁同步发电机参数选取范围,揭示了系统各运行约束及运行性能指标与电机参数选取之间的内在联系,为实际系统中永磁同步发电机参数设计提供指导。     

混合励磁水轮同步发电机结构与原理

针对现有小型水轮同步发电机运行效率低的问题,提出一种新型的可满足小型水电站运行要求的混合励磁同步发电机。该混合励磁水轮发电机转子由4个铁磁磁极和4个永磁磁极构成,每个磁极均布置励磁绕组,铁磁下的励磁绕组为运行励磁绕组,永磁磁极下的励磁绕组为灭磁励磁绕组,分别分析了两套励磁绕组工作时的气隙磁场调节原理。基于二维电磁场有限元法,计算了该混合励磁同步发电机运行性能,得到了该发电机的空载电压波形及其特性。与研制的混合励磁同步发电机样机测试结果吻合,验证了计算结果的正确性,同时说明该混合励磁同步发电机具有较宽的气隙磁场调节能力,可以满足小型水电站无功调节的要求。     

基于感应励磁的混合励磁同步发电机性能

针对感应励磁发电机结构简单但励磁容量有限,永磁同步发电机磁场难以调节的问题,研究了一种将二者励磁功能相结合的混和励磁发电机。气隙中大部分磁场由转子上的永磁体提供,当需要调磁时,通过定子直流绕组与转子上感应绕组的感应作用,在感应绕组上获得调节磁动势,实现发电机磁场的调节。转子上两种励磁源为并联关系,调磁磁路磁阻小,无电刷-集电环系统,保证了发电机的结构简单、可靠性。在原理分析的基础上,使用二维有限元法对电机的磁场调节能力和负载特性进行分析,并进行了样机实验。有限元分析与实验结果都表明,与同结构参数的永磁同步发电机相比,混合励磁同步发电机具有灵活磁场调节能力;而相对于同一定子励磁磁动势的感应励磁发电机,该发电机输出容量大幅度提高,克服了感应励磁不适用于大容量发电的问题。     

新型混合励磁无刷爪极发电机磁场调节特性的有限元分析

针对电励磁爪极发电机效率低、永磁爪极发电机磁场调节困难的问题,提出一种新型结构的混合励磁无刷爪极发电机,该电机由永磁体与励磁绕组共同作用产生电机磁场,通过改变励磁电流的大小和方向,可以实现电机磁场的调节,同时励磁绕组静止,取消了电刷-滑环结构,实现了无刷化,提高了发电机工作的可靠性。由于电机结构及磁路的复杂性,采用三维有限元法对电机的空载磁场分布及磁场调节能力进行了分析,分析结果表明:在结构参数相同的情况下,与电励磁爪极发电机相比,新型混合励磁无刷爪极发电机具有气隙磁通密度高、磁场调节范围宽和低速输出性能好的特点。     

新型混合励磁发电系统用无刷励磁机电磁性能分析

本文提出了新型混合励磁发电系统,它由混合励磁发电机、无刷励磁机和旋转整流器构成,其中混合励磁发电机转子由结构上独立的两部分——永磁体和电励磁组成,定子铁心沿轴向分为三段:永磁部分定子铁心、电励磁部分定子铁心以及中间部分定子铁心,其中中间部分定子铁心采用非导磁材料。新型混合励磁系统具有永磁电机高效、高功率密度的优点。本文仅针对新型混合励磁发电系统中的无刷励磁机进行分析,无刷励磁机结构与绕线式异步电机结构相似,定、转子均采用三相绕组,无刷励磁机的转子与混合励磁发电机转子同轴,转子绕组经固定在同发电机转轴上的二极管整流将交流变为直流,供给混合励磁发电机励磁。同时本文采用电磁场有限元法对无刷励磁运行机理和电磁性能进行分析,其中包括供电电源类型、定子电流特性和转矩特性等。本研究成果对掌握无刷励磁机运行特性具有重要作用。     

混合磁极式的混合励磁永磁同步发电机仿真

为了研究混合磁极式的混合励磁永磁同步发电机转子上既有永磁体、又有励磁绕组的运行性能,建立了混合磁极式的混合励磁永磁同步发电机的基本方程;根据该电机的转子结构及定子绕组的实际连接方式和空间分布情况,分析了模型中电感参数及永磁体在其他回路中产生的磁链的特点,并给出其表达式;采用有限元法计算各参数表达式中的系数,能准确考虑磁极形状及永磁体的作用,利用数值方法对该电机的性能进行仿真.在1台混合磁极式的混合励磁永磁同步发电机样机上进行了实验,仿真结果和实验结果吻合较好,验证了仿真模型的正确性和参数计算的准确性.     

串联磁路混合励磁爪极发电机的结构设计和特性

针对电励磁爪极发电机效率低、永磁爪极发电机磁场调节困难的问题,提出了一种串联磁路混合励磁爪极同步发电机,利用磁路计算方法和三维有限元的分析研究了这种新型电机各部分的磁通密度大小,确定了合适的极对数和合理的磁钢厚度,探讨了这种新型电机的空载特性、外特性和调节特性.研究表明:串联磁路混合励磁爪极发电机合适的极对数为2,且磁钢厚度存在一个较为合理的优化值;相对于电励磁爪极发电机,它实现了励磁电流的双向控制;相对于永磁爪极发电机它使得输出电压的可调,在更宽的负载范围内实现了输出电压的恒定;在参数相同的情况下,与电励磁爪极发电机相比,该电机具有更高的气隙磁通密度和功率密度.     

励磁电流脉动对电枢绕组空载电压波形的影响

为了不影响齿谐波励磁的混合励磁永磁同步发电机的运行性能,需要正确处理好齿谐波磁场的利用与电枢绕组电压波形畸变两者之间的关系,此为利用齿谐波实现混合励磁的关键问题。应用电机理论定性分析了齿谐波励磁系统输出的励磁电流产生脉动的原因,以及该脉动电流产生的附加磁场在电枢绕组中感应谐波电动势的特点。采用在齿谐波励磁系统直流侧并联电容的方法,可以减小励磁电流的脉动,从而削弱其在电枢绕组中引起的谐波电动势。对一台齿谐波励磁的混合励磁永磁同步发电机进行了计算和实验,计算结果和实验结果的比较验证了理论分析的正确性。     

新型混合励磁无刷爪极发电机的磁场调节特性分析及试验研究

针对电励磁爪极发电机效率低、永磁爪极发电机磁场调节困难等问题,提出一种新型的混合励磁无刷爪极发电机。介绍该电机的结构特点和磁场调节原理,采用三维有限元法对电机的空载磁场分布及磁场调节能力进行了分析,设计并制造了试验样机。样机试验结果验证了有限元分析的正确性,并表明在结构参数相同的情况下,与电励磁爪极发电机相比,新型混合励磁无刷爪极发电机具有气隙磁通密度高、功率密度高、低速输出性能好、励磁损耗低等特点。     

电枢绕组开路式混合励磁电机发电系统

针对绕组开路式永磁电机发电系统蓄电池电流控制困难的问题,研究了一种适用于混合动力电动汽车的绕组开路式混合励磁电机发电系统,并提出相应的蓄电池电流控制策略。通过采用绕组开路式电机结构,减少了发电系统有功功率回路中全控器件的数量。根据推导所得蓄电池电流与励磁电流的线性关系,将蓄电池电流环输出量作为励磁电流给定值,调节励磁电流,控制发电机输出功率,从而实现控制蓄电池电流的目的,克服了绕组开路永磁电机发电系统中蓄电池电流控制困难的缺点。该文分析了系统发电调压原理,给出了通过调节励磁电流控制蓄电池电流的控制策略。仿真和实验结果表明,该系统具有控制蓄电池电流的功能,为实现混合动力电动汽车电驱动系统中蓄电池与发电机之间功率协调控制创造条件。     

并列转子混合励磁同步发电机转子磁极匹配研究

针对一种用于交流发电的并列转子混合励磁同步发电机,研究了Halbach永磁转子和隐极电励磁转子2种转子磁极匹配对发电机输出特性的影响。基于2种转子的气隙磁场解析模型,一方面通过电压方程研究了不同转子轴向长度匹配下发电机的外特性和励磁电流,给出了一种永磁转子轴向长度的选定原则;另一方面提出了一种转子磁极结构的匹配方法,通过谐波相抵来降低电压波形的畸变率。选择一种特定转子磁极组合,进行了仿真和样机试验验证。研究结果表明:对于所选的轴向长度匹配,既能实现恒压输出,又具有较低的励磁电流;混合励磁发电与永磁转子单独发电相比,电压波形畸变率降低。仿真及试验结果证明了转子磁极匹配方法的正确性。     

混合励磁永磁同步发电机的原理与设计

针对普通永磁同步发电机输出电压不可调的不足之处，本文采用一种新颖的电机结构－混合励磁结构，它综合了永磁电机和电励磁电机的优点：发电机在结构上是无刷的；磁场可以调节。对这种电机的结构、工作原理、设计方法等进行了描述，并试制了一台样机，试验结果证明了所提方法的可行性。     

环形永磁体夹置式混合励磁无刷爪极发电机的研究

为解决永磁发电机磁场调节困难和电励磁爪极发电机因存在电刷—滑环结构而导致的工作可靠性低的问题,提出了一种混合励磁无刷爪极发电机,由永磁体和励磁绕组共同产生气隙磁场,励磁绕组通过励磁支架固定在端盖,取消了电刷—滑环结构,且可以方便地通过调节励磁电流进行气隙磁场的调节。采用三维有限元法对电机的空载磁场分布及磁场调节能力进行了分析,确定了永磁体的合理尺寸。分析结果表明:采用新型混合励磁结构后,气隙平均磁密得到了较大提高,从而增大了电机的功率密度,改善了电机的低速发电性能;同时用较小的励磁电流即可产生较大的气隙磁密,降低了电机的励磁损耗。