论文摘要
混合励磁发电机HEG(Hybrid Exciting Generator)具有永磁电机效率高、体积小的优点,同时可以通过调节励磁绕组的电流来调节发电机的输出电压,因此,具有广阔的应用前景。本文研究的混合励磁发电机具有结构和励磁控制简单,永磁磁路和电励磁磁路独立,且不发生永磁体退磁现象等优点。本文首先综述了现阶段混合励磁发电机的概况。包括混合励磁发电机简介,现有各种结构HEG的基本特点及研究现状,并在此基础上论述了本文研究的目的和意义。其次,本文介绍了所研究的新型混合励磁发电机的结构特点,详细阐述了其工作原理,对其空载和负载特性进行分析,给出了负载条件下的电压方程和相量图,为电机的设计和特性计算提供了理论依据。再次,本文对电机本体设计进行了深入的研究。采用磁路法设计永磁励磁部分,并应用有限元法进行验证计算;同时,应用数值计算优化凸极参数,得到了理想的气隙磁密波形;采用磁路法设计电励磁部分,计算出了空载特性,并对影响电励磁调节能力的因素进行了分析;根据技术指标的要求,确定励磁绕组的线径和匝数,针对高温环境设计励磁调节电路,实现了混合励磁发电机端电压的闭环控制。最后,本文对电机的电感参数和外特性进行了分析计算。采用二维有限元数值方法计算影响外特性的主要参数——直轴和交轴电感,并对影响电感的因素进行分析研究。通过外特性计算,检验电机是否达到指标要求。通过样机实验,研究了气隙长度和凸极轴向长度对电励磁部分特性的影响,分析空载和负载实验结果,并与计算结果进行对比,验证了计算方法的有效性,分析了误差产生的原因。