10KW永磁发电机设计相关问题

wyg429

各位同行
我用RMxport5.0 搞了一个10KW的永磁发电机的电磁方案
定子外径 368mm  
定子内径 260mm
电压      220
槽数       78
极数       24
转子结构  切向式
转速    225RPM
现在计算出来的问题有：
1.轭部磁密与齿部磁密都比较高，都达到了2.0T以上，
2.无论怎么调整槽型尺寸轭部磁密与齿部磁密都降不下来，而且定子冲片槽型轭部太薄
3. 如果调整永磁体尺寸，则功率达不到，

谁搞永磁电机的一起搞搞，看看到底怎么调整啊。
谢谢了！

long98194

加大机座号或修改冲片内圆尺寸

电动无限

加长铁心试一试

wyg429

同功率电机的三相电机一般的都是6号机座，我现在选的是8号机座；条件限制了啊。现在只能用8号机座了

加长铁心没什么效果

001122

将你的project发上来，大家帮你看看。

wyg429

GENERAL DATA

Rated Output Power (kW):                10
Rated Power Factor:                         0.89
Rated Voltage (V):                            220
Number of Poles:                               24
Frequency (Hz):                                 45
Friction and Wind Loss (W):               200
Rotor Position: Inner
Operating Temperature (C):                 75
Type of Circuit:                                   Y3
Operation Type:                        Individual Machine
Domain:                                            Time

     STATOR DATA

Number of Stator Slots:                        78
Outer Diameter of Stator (mm):            368
Inner Diameter of Stator (mm):             275

Type of Stator Slot:                                3
Dimension of Stator Slot
            hs0 (mm):                                0.5
            hs1 (mm):                                0.8
            hs2 (mm):                               33.5
            bs0 (mm):                                 2.8
            bs1 (mm):                                 4.4
            bs2 (mm):                                  6.6
            rs (mm):                                      0

Top Tooth Width (mm):                      6.78085
Bottom Tooth Width (mm):                   7.2794
Skew Width (Number of Slots):                   1

Length of Stator Core (mm):                    150
Stacking Factor of Stator Core:                0.95
Type of Steel: DW600-50HZ
Slot Insulation Thickness (mm):                  0.3
End Length Adjustment (mm):                    50
Number of Parallel Branches:                           1
Number of Conductors per Slot:                   14
Type of Coils:                                             20
Average Coil Pitch:                                       3
Number of Wires per Conductor:                   8
Wire Diameter (mm):                                    0.93
Wire Wrap Thickness (mm):                           0.09
Stator Slot Fill Factor (%):                          73.346
Coil Half-Turn Length (mm):                       306.241


     ROTOR DATA

Minimum Air Gap (mm):                                  0.75
Inner Diameter (mm):                                    155
Length of Rotor (mm):                                    150
Stacking Factor of Iron Core:                         0.95
Type of Steel:                                            DW600-50HZ
Shaft Diameter (mm):                                      95
Mechanical Pole Embrace:                            0.818424
Electrical Pole Embrace:                               0 .865582
Max. Thickness of Magnet (mm):                       6.5
Width of Magnet (mm):                                     55
Type of Magnet:                                             ndfeb
Type of Rotor:                                                   4


     PERMANENT MAGNET DATA

Residual Flux Density (Tesla):                                1.17
Coercive Force (kA/m):                                           860
Maximum Energy Density (kJ/m^3):                        251.55
Relative Recoil Permeability:                                  1.08266
Demagnetized Flux Density (Tesla):                    0.332562
Recoil Residual Flux Density (Tesla):                          1.17
Recoil Coercive Force (kA/m):                                  860

     MATERIAL CONSUMPTION

Armature Copper Density (kg/m^3):                        8900
Permanent Magnet Density (kg/m^3):                      7800
Armature Core Steel Density (kg/m^3):                    7700
Rotor Core Steel Density (kg/m^3):                        7 700

Armature Copper Weight (kg):                             18.6625
Permanent Magnet Weight (kg):                           10.0386
Armature Core Steel Weight (kg):                         35.398
Rotor Core Steel Weight (kg):                              33.6168
Total Net Weight (kg):                                         97.7159

Armature Core Steel Consumption (kg):                  85.8546
Rotor Core Steel Consumption (kg):                       65.172


     STEADY STATE PARAMETERS

Stator Winding Factor: 0.935687
D-Axis Reactive Reactance Xad (ohm):                   2.60665
Q-Axis Reactive Reactance Xaq (ohm):                   3.3927
D-Axis Reactance X1+Xad (ohm):                         3.81159
Q-Axis Reactance X1+Xaq (ohm):                         4.59764
Armature Leakage Reactance X1 (ohm):                1.20495
Zero-Sequence Reactance X0 (ohm):                    1.10603
Armature Phase Resistance R1 (ohm):                  0.513601


     NO-LOAD MAGNETIC DATA

Stator-Teeth Flux Density (Tesla):                        2.2234
Stator-Yoke Flux Density (Tesla):                         1.85691
Rotor-Yoke Flux Density (Tesla):                          0.366682
Air-Gap Flux Density (Tesla):                                1.31169
Magnet Flux Density (Tesla):                                 0.375266

Stator-Teeth Ampere Turns (A.T):                         951.098
Stator-Yoke Ampere Turns (A.T):                          41.0482
Rotor-Yoke Ampere Turns (A.T):                            0.55084
Air-Gap Ampere Turns (A.T):                                  905.736
Magnet Ampere Turns (A.T):                                 -1898.53

Leakage-Flux Factor:                                                    1
Correction Factor for Magnetic
  Circuit Length of Stator Yoke:                                 0.15264
Correction Factor for Magnetic
  Circuit Length of Roor Yoke:                                   0.711473

Fundamental Induced Voltage (V):                               366.453
THD of Induced Voltage (%):                                      0.149757
Cogging Torque (N.m):                                          3.33913e-011


     FULL-LOAD DATA

Load Resistance (ohm):                                           3.83355
Load Inductance (H):                                            0.00694617
Load Line Voltage (V):                                            231.589

RMS Line Current (A):                                             31.0409
RMS Phase Current (A):                                          31.0409
Armature Thermal Load (A^2/mm^3):                      258.584
Specific Electric Loading (A/mm):                             45.2703
Armature Current Density (A/mm^2):                          5.712
Friction and Wind Loss (W):                                         200
Iron-Core Loss (W):                                                 243.36
Armature Copper Loss (W):                                      1484.59
Total Loss (W):                                                        1927.95
Output Power (W):                                                    11081.1
Input Power (W):                                                      13009
Efficiency (%):                                                          85.1799

Apparent Power (VA):                                                12450.6
Power Factor:                                                              0.89

Synchronous Speed (rpm):                                          225
Rated Torque (N.m):                                                    552.12

Short Circuit Current (A):                                            63.3871


     WINDING ARRANGEMENT

Average coil pitch is:                                                       3

Angle per slot (elec. degrees):                                    55.3846
Phase-A axis (elec. degrees):                                      106.471
First slot center (elec. degrees): 0


Sorry, the winding cannot be arranged symmetrically.

  The winding factors of each phase are:
    Phase A 0.947071
    Phase B 0.947071
    Phase C 0.944408

  The angles between two-phase winding axes are:
    Phase A & B 119.365
    Phase B & C 120.318
    Phase C & A 120.318

  If a sinusoidal rotating field links the winding,
  the fundamental induced-voltage components will be:
    Positive-sequence component 100%
    Negative-sequence component 4.76413%
    Zero-sequence component 9.09496%


     TRANSIENT FEA INPUT DATA

For Armature Winding:
  Number of Turns: 210
  Parallel Branches: 1
  Terminal Resistance (ohm): 0.513601
  End Leakage Inductance (H): 0.000276676
2D Equivalent Value:
  Equivalent Air-Gap Length (mm): 150
  Equivalent Stator Stacking Factor: 0.95
  Equivalent Rotor Stacking Factor: 0.95
  Equivalent Br (Tesla): 1.17
  Equivalent Hc (kA/m): 860
Estimated Rotor Inertia (kg m^2): 0.64271

wyg429

大家帮我看看这些参数，那些参数还有什么问题，需要调整的！
现在的问题有齿磁密有点高
定子线圈布线是：槽号（相号）
1.2: (AA);15.16(-C-C);29.30(BB)
40.41: (AA);54.55(-C-C);68.69(BB)
布线有点不平衡，但是属于正常范围i

电动无限

搞什么啊，极数和槽数不相配。所以计算错误。78/24=13/4。13不能被3整除，怎么分配绕组啊。此命题就是错误的。浪费大家时间。

wyg429

分数槽绕组
关键是看绕组是怎么排了
合理的安排绕组尽量减少三相电流的不平衡量

long98194

1、楼主输入频率45HZ?不是工频吗？
2、轭部才13mm太小肯定降不下来，即使加长铁心都没用

wyg429

10# long98194


我们现在做的2KW的风机发电机轭部才9mm;槽深23，轭部与齿部磁密都到2.0T以上
不过运行还不错，就是温升有点偏高！

电动无限

分数槽绕组对称的条件之一是d/m不等于整数。计算你的每极每相槽数78/（24*3）=1又1/12.
也就是d=12。m=3.    d/m=4为整数，也就是说无论你怎么安排绕组，你的电机绕组永远不对称。

wyg429

因为我这个是风力发电机用的发电机，
目前我们公司生产的风力发电机用的电机都是采用这种绕组不对称接法！
按照我们的现有电机设计的的经验对于这种
分数槽的发电机分母越大发电机整流后的效果越好，
只要考虑到波形畸变不是很大，
这也是我们公司老总几十年来总结的经验。
所以我们公司现在的电机产品投放市场以后基本上也没有出过什么问题！

电动无限 给出你的qq吗？
我的是36983632
有空交流！

wyg429

同时因为离网型的风力发电机的电压输出频率是变化的，
电流输出是通过交-直-交 整流逆变来实现的，
所以从整流的效果来看
三相电流的不平衡对整流效果也起到一定的促进作用！
这就是我们采用不对称绕组电机的原因！
事实证明不对称绕组电机用在离网型风力发电机组是可行的！

电动无限

哦，这还是第一次听说。学习了。谢谢。
QQ326438792 （不过很少在线）

电机缘

你这个问题；是可以解决的，大方向一是;气磁通度,二是;每极磁通,三是;内外圆尺寸都要修改.具体参数要仔细计算.这样才能轭部磁密与齿部磁密降下来.你采用分数槽在多极电机可以削弱高次谐波,特别是齿谐波.

cx123

不知LZ的这个问题目前解决了吗，我现在正设计一款15KW的发电机，定子外径只有250，36槽，2极，所以我想不通你为何搞得那么复杂呀

wyg429

回复 17# cx123


    你这个是普通的发电机， 跟风力发电机有一定区别的， 风力发电机要求是低转速

roger

我使用MAXWELL V12，RMXPRT好像不能做永磁发电机的设计。楼主用的是哪一个选项？