1、本文主要致力于雙凸極無刷直流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)拓?fù)浜吞匦匝芯?。在分析常?guī)雙凸極無刷直流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上衍變出一組單相、兩相和多相雙凸極電機(jī)新結(jié)構(gòu)，并對(duì)新結(jié)構(gòu)空載特性和外特性進(jìn)行了研究。
　　 首先給出了雙凸極無刷直流發(fā)電機(jī)的單元電機(jī)概念，并在三相6/4極電勵(lì)磁雙凸極發(fā)電機(jī)（Doubly Salient Electromagnetic Generator，簡(jiǎn)稱DSEG）單元電機(jī)的基礎(chǔ)上，衍變出一組多轉(zhuǎn)子極6/4N 極DSEG單元電

2、機(jī)。對(duì)多轉(zhuǎn)子極DSEG單元電機(jī)N的取值，電樞繞組元件相序與N的關(guān)系，定子極寬與定子極距之比的表達(dá)式，電勢(shì)波形寬度的表達(dá)式進(jìn)行了研究，總結(jié)出構(gòu)建新電機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足的三個(gè)條件。討論了單相、兩相/四相和五相DSEG單元電機(jī)新結(jié)構(gòu)定、轉(zhuǎn)子配合關(guān)系，定子極寬與定子極距之比以及電樞繞組元件連接方式。給出了混合勵(lì)磁雙凸極發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及其構(gòu)成條件，并給出了多單元混合勵(lì)磁雙凸極發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)。
　　 給出了ANSYS進(jìn)行靜態(tài)電磁場(chǎng)分析時(shí)磁鏈、電勢(shì)、電感

3、、轉(zhuǎn)矩和力的計(jì)算原理，開發(fā)了分析模型局部區(qū)域受力和轉(zhuǎn)矩的宏，并從單元類型、氣隙網(wǎng)格以及局部模型的角度對(duì)有限元模型進(jìn)行優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，利用ANSYS提供的參數(shù)化設(shè)計(jì)語言（ANSYS Parametric Design Language，簡(jiǎn)稱APDL）構(gòu)建了通用雙凸極無刷直流發(fā)電機(jī)有限元空載分析軟件模塊，對(duì)一臺(tái)2kW 500r/min DSEG樣機(jī)的磁場(chǎng)和氣隙磁密、感應(yīng)電勢(shì)、電感、定位力矩、定子極受力進(jìn)行了計(jì)算。部分計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行

4、了對(duì)比，驗(yàn)證了空載有限元模型的正確性。討論了單相、四相和五相DSEG的空載特性。揭示了五相DSEG的開路故障容錯(cuò)能力。通過對(duì)三相24/16極混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的模態(tài)分析，揭示了其磁場(chǎng)調(diào)節(jié)原理和空載特性。分析了兆瓦級(jí)直驅(qū)電勵(lì)磁雙凸極風(fēng)力發(fā)電機(jī)氣隙對(duì)勵(lì)磁繞組槽漏磁和定、轉(zhuǎn)子極間邊緣效應(yīng)的影響，比較了不同氣隙下兆瓦級(jí)直驅(qū)電勵(lì)磁雙凸極風(fēng)力發(fā)電機(jī)的空載特性。探討了定子內(nèi)徑、定子鐵心有效長(zhǎng)度、氣隙磁密和電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，極數(shù)對(duì)DSEG單匝相電勢(shì)和空載

5、特性的影響。
　　 建立了雙凸極無刷直流發(fā)電機(jī)的負(fù)載模型，對(duì)一臺(tái)2kW 500r/min DSEG樣機(jī)負(fù)載磁場(chǎng)和氣隙磁密、相電勢(shì)、相電流進(jìn)行了計(jì)算，部分計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了負(fù)載有限元模型的正確性。比較研究了DSEG的開關(guān)磁阻發(fā)電方式、雙凸極發(fā)電方式1和雙凸極發(fā)電方式2的外特性和功率曲線。重點(diǎn)研究了每極串聯(lián)匝數(shù)、鐵心長(zhǎng)度、定子內(nèi)徑、勵(lì)磁電流、轉(zhuǎn)速對(duì)兆瓦級(jí)直驅(qū)電勵(lì)磁雙凸極風(fēng)力發(fā)電機(jī)的外特性和功率之間的影響，討論了開關(guān)