3.6MW半直驱高压永磁同步发电机电磁有限元分析
3MW永磁半直驱风力发电机定子转子套装工艺改进
3MW 永磁半直驱风力发电机定子转子套装工艺改进发布时间：2021-06-09T07:50:32.404Z 来源：《福光技术》2021年4期作者：王青青李小丽高彪[导读] 直接决定了电机的可靠性和运行寿命。
因此，需予以充分的研究和重视。
西安中车永电捷力风能有限公司陕西西安 710000摘要：本文主要阐述了通过工艺改进如何有效解决 3MW 永磁半直驱风力发电机套装过程中定转子吸附问题，并通过彻底取消现有套装方式中间隙铜条的使用，有效避免定转子表面防腐层损伤的风险，提升了产品质量，解决了制约生产的瓶颈。
关键词：定转子套装；工艺改进；定转子吸附；提升产品质量1概述MW 级半直驱风力发电机生产制造是我司近几年发展的重点项目，半直驱电机具有功率大、体积小、重量轻等优势。
以 3MW 半直驱电机为例：由定子、转子、轴承单元等组成，定子的作用是产生旋转磁场，而转子的作用是在旋转磁场中被磁力线切割进而产生输出电流。
由此可见，定转子套装是电机总装过程中的关键工步，直接决定了电机的可靠性和运行寿命。
因此，需予以充分的研究和重视。
2存在问题及原因分析2.1存在问题半直驱转子磁极采用永磁体结构，在套装过程中，受转子磁极磁性的影响，转子与定子间会产生较强的相互作用力。
因此，半直驱发电机套装多采用一定厚度的间隙铜条对定子转子隔离，套装过程中在发电机气息内圆周均布一定数量的间隙铜条，既可以对定转子进行隔离又起到一定的导向作用。
目前，按照此方法套装发现存在一定的问题：（1）通过计算选取合适厚度的间隙铜条。
铜条选取需留一定间隙，而间隙铜条材质较软，定转子间作用力又较大，两者存在吸附可能；（2）吸附后，因使用间隙铜条造成定转子表面出现防腐层破损脱落问题，对产品的绝缘性能产生一定的影响。
（3）吸附后，需将转子拔出，表面重新进行防腐处理，再进行套装，大量返工严重制约了电机生产的正常进度。
2.2原因分析目前，现场利用导向轴及滑套实现定转子的套装，其特征在于将滑套与转子使用螺栓连接，导向轴放置在地面，将滑套内表面沿导向轴外表面由上而下移动，使转子套装于定子内。
3.3MW半直驱永磁风力发电机的刚强度分析
3.3MW半直驱永磁风⼒发电机的刚强度分析⽬录摘要................................................................................................................................................... I ABSTRACT ........................................................................................................................................ II ⽬录................................................................................................................................................ I V 第⼀章绪论. (1) 1.1选题背景与研究意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3本⽂主要研究内容 (7)第⼆章风⼒发电机研究基础理论 (8)2.1半直驱永磁风⼒发电机组成 (8)2.2模态分析基本理论 (10)2.3有限元分析软件 (11)2.3.1有限元⽅法简介 (11)2.3.2ANSYS软件 (12)2.3.3有限元⽅法及ANSYS在机械设计中的应⽤ (13)2.4 SolidWorks软件 (14)2.5风⼒发电机的分析过程 (14)2.6本章⼩结 (16)第三章风⼒发电机轴的强度计算和螺栓校核 (17)3.1转轴的设计 (17)3.2轴的强度校核 (18)3.2.1轴的受⼒图 (18)3.2.2轴的弯矩图和扭矩图 (20)3.2.3按强度理论进⾏校核 (21)3.3螺栓受⼒计算 (23)3.3.1螺栓受⼒分析 (23)3.3.2驱动端轴承座和⼤端盖连接处螺栓的计算 (24)3.4本章⼩结 (26)第四章风⼒发电机轴与转⼦的静动态分析 (27)4.1转⼦动⼒学基础 (27)4.2轴和转⼦挠度分析 (28)4.2.1有限元模型的建⽴ (28)4.2.2转⼦系统应⼒变形结果及分析 (30)4.3转⼦系统模态分析 (32)4.3.1模态分析理论 (32)4.3.2计算结果及分析 (33)4.4磁极冲⽚有限元分析 (33)4.4.1磁极冲⽚建模 (34)4.4.2单元类型的选择 (34)4.4.3定义材料属性 (34)4.4.4⽹格划分 (34)4.4.5确定边界条件 (35)4.4.6计算结果分析 (35)4.4.7改变内倒⾓后计算结果分析 (36)4.5本章⼩结 (37)第五章风⼒发电机机座与整机计算 (38)5.1机座的静态分析 (38)5.1.1机座有限元模型建⽴ (38)5.1.2⽹格划分 (38)5.1.3确定边界条件 (39)5.1.4机座静态分析 (39)5.2整机的静动态分析 (41)5.2.1整机有限元模型建⽴与处理 (41)5.2.2整机垂直起吊的静态分析 (42)5.2.3不同⼯况下整机分析 (43)5.3本章⼩结 (47)第六章总结与展望 (48)6.1全⽂总结 (48)6.2⼯作展望 (48)参考⽂献 (50)致谢 (53)浙江⼯业⼤学硕⼠学位论⽂第⼀章绪论1.1选题背景与研究意义随着⼈类对能源需求的不断增⼤，传统的不可再⽣能源已经很难满⾜⼈们⽇益增长的需求[1]。
基于神经网络的半直驱永磁同步风力发电机组有功功率控制
基于神经网络的半直驱永磁同步风力发电机组有功功率控制张珍珍;邹见效【摘要】针对半直驱风力发电机组,提出了一种基于神经网络的有功功率控制方法,分别对变桨控制器和转速控制器进行设计,实现机组在额定功率控制模式和非额定功率的恒功率控制模式的有功功率控制.着重研究了转速控制算法,采用线性反馈化方法对系统模型进行处理,然后根据动态面控制算法设计转速控制器,并利用RBF神经网络逼近特性避免由于对具有非线性特性风力发电机组线性化而导致的模型不确定性问题.最后基于MATLAB/Simulink平台,将该功率控制方法应用于2 MW半直驱永磁同步风力发电机组,验证了所提方法的有效性.【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2013(033)009【总页数】7页(P130-136)【关键词】半直驱永磁同步风力发电机组;有功功率;反馈线性化;动态面控制;神经网络;风电;功率控制【作者】张珍珍;邹见效【作者单位】电子科技大学自动化工程学院,四川成都611731;电子科技大学自动化工程学院,四川成都611731【正文语种】中文【中图分类】TM761;TM6140 引言随着越来越多的大规模风电场并入电网，风电场有功功率输出的随机性与波动性给电力系统安全运行带来的影响也日益突出。
因此，通过中央控制单元协调各风力发电机组有功功率输出的风电场有功功率控制问题获得了广泛研究，并且研究结果在实际风电场得到了卓有成效的应用［1-3］。
风电场有功功率控制一般采用分层结构，包含风电场中央控制单元和风力发电机组控制单元［1］。
风电场中央控制单元按照电网对风电场有功功率输出的要求，通过相应的控制算法和分配算法对各个风力发电机组的功率参考值进行设定。
风力发电机组控制单元通过调节桨距角和转速实现风力发电机组对功率参考值的跟踪。
作为风电场中央控制单元的执行机构，风力发电机组对其功率参考值的跟踪性能直接影响风电场有功功率输出对电网调度功率的跟踪性能，因此，各国学者对风力发电机组有功功率控制进行了一定的研究工作。
永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析
湖南工程学院应用技术学院毕业设计(论文)诚信承诺书本人慎重承诺和声明：所撰写的《永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析》是在指导老师的指导下自主完成，文中所有引文或引用数据、图表均已注解说明来源，本人愿意为由此引起的后果承担责任。
设计(论文)的研究成果归属学校所有。
学生(签名)年月日湖南工程学院应用技术学院毕业设计（论文）任务书题目：永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析姓名 ***** 系************ 专业电气工程及其自动化班级 **** 学号 ************ 指导老师 ******* 职称 ****** 教研室主任 ******一、基本任务及要求：1、基本数据：1）额定功率：P N =7.5K W2）连接方式：Y3）额定电压：U N =400V4）额定转速：n N =1500r∕min5）相数： m=36）功率因数：cos =0.97）效率：η= 0.948）冷却方式：空气冷却2、本毕业设计课题主要完成以下设计内容：（1）按所给定技术要求完成永磁同步发电机的电磁设计方案；（2）用ANSOFT或ANSYS有限元法对发电机磁场进行仿真研究；（3）说明书编制。
二、进度安排及完成时间：2月27 日—— 3月 10日：查阅资料、撰写文献综述、撰写开题报告3月11 日—— 3月 23日：毕业实习、撰写实习报告3月24 日—— 4月 25日：毕业设计（电磁设计）4月 26日—— 5月 20日：毕业设计（磁场有限元分析）5月下旬：毕业设计中期抽查5月21 日——6月1日：撰写毕业设计说明书（论文）6月2 日——6月9日：修改、装订毕业设计说明书（论文），并将电子文档上传FTP 6月10 日——6月12日：毕业设计答辩前言随着现代工业的高速发展，能源的需求量也日益增加。
电能作为现代工业中最重要的二次能源，也发挥着越来越重要的作用。
而电机作为电能的生产者和主要的消费者，它的需求量在工业制造中占有很大的比例。
永磁直线电机的有限元分析及计算
基于ANSYS8.0的永磁直线电机的有限元分析及计算摘要永磁直线电机是一种具有很高定位精度的新型电机。
不同与其他励磁的直线电机，它采用永磁体作为励磁源。
研究其磁场分布及力特性具有重要意义。
相对于传统的解析法，有限元数值分析可以缩短电机的设计周期及减少设计成本，可对直线电机的磁场及力得出精确的分析。
ANSYS8.0是一种在工程中广泛使用的有限元分析软件，采用该软件中的电磁场分析功能对永磁直线电机的磁场进行有限元的分析和计算，并在此分析的基础上对永磁直线电机的力场做进一步的计算和分析，对永磁直线电机的设计具有重要的工程意义。
通过电磁场的有限元数值分析方法，利用通用有限元分析软件ANSYS8.0建立平板型单边永磁直线电机的有限元模型，分析其2维静态磁场，得到初步的分析结果，并在这个分析的基础上对永磁直线电机的力场进行了进一步的分析，计算直线电机的推力和法向力，结合永磁直线电机的静态磁场，研究了永磁直线电机推力及法向力和电流变化的相互关系，对今后永磁直线电机的设计和研究具有一定的参考意义。
关键词永磁直线电机、有限元、ANSYS、电磁场、推力、法向力- i -Finite Element Analysis and Calcultation of a Permanent Magnet Linear Motor Based on ANSYS8.0AbstractThe permanent magnet linear motor is a kind of new electrical engineering that has the very high fixed position accuracy.The differents between the permanent linear motor and the type of non-permanent is that it adopts thepermanent be the source of dlux Opposite in traditional resolution method,Finite element analysis can shorten the design period of the electrical engineering and reduce to the design cost,it also can get the analysis of a precision tu the magnetic field and fotce of the linear motor the ansys8.0 is a finitr element analvtical software.Throught the method of the Finite element for the electromagnetic analysis,we use ANSYS8.0 creat a model for the Permanent magnet lineat motor with finite element method.We analysis its 2-D setaic magnetic and get the first result. Then we analysis the force field by finish the analysis of its magetic field We calaulate the thrust and normal force combining the analysis of the permanent magnet linear motor,study the relationship between thecurrent and thrust,normal force.The work for this paper can give some help and advice to the study and design of the permanent linear motorKeywordsPMLSM, ANSYS, FEM,Electromagnetic field, thrust, normal force致谢在本次毕业设计的过程中，首先要衷心感谢我的指导老师余佩琼，在这一个学期的的毕业设计期间给于我很多的指导和帮助，在我遇到困难的时候，给了我许多有用的建议和提示。
基于 Maxwell 的永磁直流电机磁场分布有限元分析
基于 Maxwell 的永磁直流电机磁场分布有限元分析邱伟国;舒云峰;胡瑞;赵修彬;高原;尹春龙【摘要】采用 Maxwell 16．0有限元分析软件对永磁直流电机定子模型进行了二维和三维仿真，得到了永磁铁氧体磁瓦空载状态下的磁场分布曲线。
将仿真结果与实际参数进行比较，验证了仿真方法的有效性。
采用有限元分析软件改变磁瓦的机壳厚度、材料性能、磁瓦的角度、磁瓦的厚度及磁瓦的拱高尺寸等参数，可以得到各参数对磁瓦的磁场分布的影响，量化不同参数对磁场的影响程度，缩短永磁直流电机的开发与设计周期，降低研发成本。
【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】3页(P243-244,258)【关键词】有限元分析;永磁铁氧体;磁场分布;影响因素【作者】邱伟国;舒云峰;胡瑞;赵修彬;高原;尹春龙【作者单位】中钢集团安徽天源科技股份有限公司;中钢集团安徽天源科技股份有限公司;中钢集团安徽天源科技股份有限公司;中钢集团安徽天源科技股份有限公司;中钢集团安徽天源科技股份有限公司;中钢集团安徽天源科技股份有限公司【正文语种】中文永磁直流电机是用永磁体建立磁场的一种直流电机。
永磁直流电机广泛应用于各种便携式的电子设备或器具中，也广泛应用于汽车、摩托车、家用电器等行业，在一些高精尖产品中也有广泛应用[1-2]。
随着时代的发展，原先用交流电机的许多场合已被永磁直流电机替代，永磁直流电机应用领域逐渐增加。
永磁直流电机磁瓦的磁场分布和中心磁密对永磁直流电机的开发和设计有着重要意义。
本文建立了磁瓦的三维有限元模型，通过Maxwell有限元分析软件对磁瓦进行分析，得出了磁瓦的磁场分布和中心磁密度。
直流电机主要由定子、转子等组成，结构如图1所示。
直流电机利用带电导体在磁场中受到电磁力的作用并形成电磁转矩，推动转子转动，实质上是一台装有换向装置的交流电动机[3]。
直流电机的外加电压并非直接加于线圈，而是通过电刷和换向器再加到线圈，电枢导体中的电流方向随其所处磁极极性的改变而改变，从而保持电磁转矩的方向不变。
Ansoft 有限元分析软件对永磁同步发电机进行磁场分析
一、概述此文档介绍了利用Ansoft Maxwell2D 11.0电磁场有限元分析软件对永磁同步发电机进行磁场分析的方法，读者应先了解Ansoft软件的基本使用方法后阅读本文，Ansoft软件的基本使用方法可参阅《Ansoft工程电磁场有限元分析》（刘国强著，电子工业出版社）。
永磁同步发电机磁场分析的基本流程见图1。
图1 磁场分析的基本流程二、求解空载磁场1.绘制有限元模型（Define Model）Ansoft Maxwell2D 有限元建模的方法主要有三种，一是直接在Maxwell2D 中绘制，选择Define Model-Draw Model 进入后在软件提供的绘图界面上绘制电机模型。
二是利用Ansoft RMXpert导入，点开Maxwell 11 3D的界面，选择Project-Insert RMxpert Design，然后逐项输入电机各项数据。
输入完各项数据后，点击RMxpert-Analyze all，求解电机模型。
求解完成后，点击RMxpert-Analysis Setup-Export-Maxwell 2D Project，生成一个Maxwell 2D模型。
在弹出的对话框中，Project Name中填写模型的名字，Location填写模型存放的路径。
三是用AutoCAD绘制后导入。
将绘制后的AutoCAD图形存成*.dxf格式，在Ansoft Maxwell2D 绘图界面中点击File-Import，选中*.dxf文件在出现的设置转换参数对话框中，将Number of segments for poligonalization of a circle 和Number of segments between control points of a spline 后的数量设置得大一点，点击ok，将AutoCAD图形转换为Maxwell 2D模型图形*.sm2。
界面后选择File-Open, 打开转换好的图形。
永磁同步风力发电机的有限元分析
永磁同步风力发电机的有限元分析张 兆 强（上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海 200240）[摘 要]选择内转子直驱永磁的电机系统结构进行风力发电机设计。
采用等效磁路的方法进行了初步设计。
使用有限元方法分析了电机在空载、额定负载和三相短路情况下的工作特性。
结果表明电机齿槽转矩小、工作点合理，且短路状态下不会发生永磁材料的永久去磁。
[关键词]风力发电机设计；有限元分析；永磁[中图分类号] TM313 [文献标识码]A [文章编号] 1000-3983（2007）05-0018-04Finite Element Analysis for Permanent Magnet Synchronous GeneratorZHANG Zhao-qiang（Department of Electronics Information and Electrical Engineering，Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China）Abstract: Inner-rotor direct-coupled structure is adopted in wind generator design. Pre-design of the generator is carried out with equivalent magnet circuit method. The generator characteristics in the states of no load, rated load and short circuit are analyzed with finite element method. The result shows that the cogging torque is small and working points are reasonable, and irreversible demagnetization will not happen in short circuit state.Key words: wind generator design; finite element analysis; permanent magnet1概述目前风力发电中使用较多的是双馈电机变速恒频风力发电系统，这是因为其控制风力机在一个较宽的转速范围内运行，能最大限度地捕捉风能，又能调节有功功率和无功功率，起到补偿功率因数的作用。