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随着人们意识到环境污染问题的严重性，对新能源的开发与利用获得了越来越多的重视。离网型发电是新能源中的一个重要组成部分，离网型小功率永磁同步发电机在道路路灯、电动渔船、偏远海岛供电等方面都能得到广泛应用。针对离网型永磁同步发电机的体设计问题开展了深入的研究，并完成样机加工与部分实验测试。
介绍了永磁同步发电机的基特点与结构分类。推导出永磁发电机的等效磁路模型以及对发电机的一些参数计算和运行特性进行简单介绍，为接下来的发电机设计奠定了理论基础。
分析了离网型永磁同步发电机的运行特点及设计要求，采用场路祸合的方法设计出一台额定功率300W的离网型永磁同步发电机。利用基于磁路法的电机电磁设计软件ANSYS-RMxprt进行反复核算，确定发电机电磁参数。在ANSYS Maxwell中建立发电机有限元模型，对发电机的静态特性和瞬态特性进行分析，同时基于仿真分析出的发电机各部分损耗，对发电机效率性能进行验算，通过以析表明电机设计的合理性与有效性。为使发电机在较低风速下能良好地起动发电，对发电机的起动阻力矩进行优化设计。将电枢参数和磁参数优化相结合对发电机的齿槽转矩进行优化设计，通过研究发电机不同参数对齿槽转矩的影响，构建出发电机优化响应面模型，在MATLAB中编写带压缩因子的粒子群算法进行寻到优参数组合，对优化后发电机进行有限元分析，与优化前相比，齿槽转矩大为减小，达到优化目的
永磁发电机研究现状
国内外研究人员在永磁发电机设计、优化及性能评估方面展开了大量的研究与分析。永磁发电机在上个世纪九十年代刚开始起步发展时，国外许多学者就开始对永磁发电机的的设计标准、样机实验等进行了详细的阐述并提出了一系列的电机结构对一些不同拓扑结构的永磁同步电机性能进行了比较，并对影响直驱式发电机外径和价格的技术指标进行了深入研究。对直驱式永磁发电机的槽数选取进行了分析。对大型低速永磁发电机进行了深入的研究，将分数槽绕组引入大型低速永磁发电机中并提出一种新型大型低速发电机的通风系统。湖南大学的高剑博士通过研究将变流器控制策略应用到直驱永磁发电机的设计中，基于一种新的模型设计了一台2MW直驱永磁发电机。

永磁同步发电机基结构与分类
    与普通交流电机一样，永磁同步发电机也由定子和转子两部分构成。定子铁芯上预留有大小型号相同的定子槽，槽内根据要求布置有三相对称绕组，通常制成定子铁芯的材料为硅钢片。永磁发电机的定子槽宜采用梨形槽或梯形槽，因为这两种定子槽的定子齿是等宽齿，所以漏磁少、谐波分量小。每个导体可以采用多跟圆铜漆包线并绕。定子绕组通常由圆铜线绕制而成，采用多根圆铜漆包线绕组又容易实现绕组端部扭转换位。其连接方式大多采用双层短距离绕组和星形连接方式，单层绕组和正弦绕组也用于小功率电机。
    永磁同步发电机转子通常由转子铁心和永磁体两部分构成。在实际生产加工过程中，转子铁芯的原材料也是硅钢片。根据永磁体摆放方位可将转子磁结构分为表面式和内置式两种。根据转子相对位置的不同，又可分为内转子结构和外转子结构。内置式磁结构中根据永磁体磁的横向或者纵向布置又可分为径向式转子结构和切向式转子结构。

离网型永磁同步发电机电磁设计
    电机设计是一个复杂的过程，是多方面知识的综合，需要根据给定的技术指标要求对电机的进行电磁设计、冷却设计和机械结构设计，这三者之间并非相互立而是要经过多方面考虑来选取优的设计。要加工制造一台电机，先要对电机进行电磁设计，确定各部分尺寸、材料、磁路结构选取设计等。随着电磁设计软件的不断发展，电机电磁设计的速率、效率、准确度大为提升。
3.2发电机设计要求与主要技术指标
    目前，在生活实践中的离网型发电机组多采用低速的永磁发电机，具有运行效率高、重量轻、噪声低等优点。该类型发电机大多为单机运行的发电机，在进行设计时需考虑以下因素:
      C该类发电机是在离网情况下运行，这要求发电机对不同环境因素的影响适应性强。
      (2)为了提高利用率，要求发电机在正常开始发电情况下所需的起始转速低。
      C3)发电机的起动阻力矩应尽量小。

转子结构设计
3.5.1转子结构选取
    由于设计的是小功率永磁同步发电机，拟选用内置式转子磁路结构，这样可以减小电机的重量和体积。在表贴式永磁电机中，永磁体需要通过粘合剂将其与转子铁芯相连接，这样就降低了永磁体的机械性能;内置式永磁体结构将磁安放在预留好的孔内，其机械强度高，使得发电机运行时更加稳定可靠，但需通过非磁性材料制成的隔磁桥来限制漏磁通。内置式转子结构下，电机的交轴电抗大于直轴电抗，降低了永磁体去磁的风险。
4.1电磁场有限元法
    在工程实践中，电磁场数值求解方法有很多，有限元法将场的求解方程终离散为代数方程组，求解过程看似繁琐，但是有限元法可以更好的进行网格的剖分，适应性更好，这样就使得电磁场的物理特性被保持的很好，能适用于各种复杂的形状，从而可以使计算的度得到保证。在众多的方法中，有限元方法应用为广泛，它不仅可以适用于工程应用，并且在其他领域也开始得到广泛应用。
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