新型三段Halbach永磁阵列无铁芯AFPMG设计与分析

作     者：朱军 南怀春 郭向伟 刘鹏辉 杨明 ZHU Jun;NAN Huaichun;GUO Xiangwei;LIU Penghui;YANG Ming

作者机构：河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454000 

出 版 物：《江苏大学学报（自然科学版）》 (Journal of Jiangsu University：Natural Science Edition)

年 卷 期：2024年第45卷第1期

页      面：105-111页

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金河南联合基金资助项目(U1504506) 河南省科技攻关项目(202102210093,212102210256) 河南省高等学校青年骨干教师培养计划项目(2020GGJS055) 河南省高等学校重点科研项目(19A470001) 河南理工大学青年骨干教师培养计划项目(2018XQG-08) 

主　　题：轴向磁通永磁发电机 变辅助磁极参数 三段Halbach永磁阵列 功率密度 电压波形质量 

摘      要：为解决传统Halbach永磁阵列无铁芯轴向磁通永磁发电机(AFPMG)由于磁极永磁体用量增加而导致功率密度降低的问题,提出了一种变辅助磁极参数(极角和充磁夹角)的新型三段Halbach永磁阵列无铁芯AFPMG.采用三维有限元法,对新型三段Halbach永磁阵列辅助磁极极角和充磁夹角进行了多目标优化设计,从而确定了最佳辅助磁极参数.最后对比了无铁芯AFPMG中采用不同磁极结构对发电机电压波形质量和功率密度的影响.结果表明:新型永磁发电机可以使发电机电压正弦波畸变率由2.40%下降为0.44%;相较传统两段Halbach和传统三段Halbach永磁阵列的无铁芯AFPMG,新型永磁发电机功率密度得到显著提高;新型永磁发电机的永磁体用量减少了16.68%,进而减轻了转子盘质量,使发电机更加适于低风速下稳定发电.