[发明专利]一种基于区间频率的抗短路永磁发电机设计方法

权利要求书

1.一种基于区间频率的抗短路永磁发电机设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

A.根据发动机控制系统对发电机的具体要求，采用场路结合的方式设计永磁同步电机方案，并基于永磁同步电机方案得到发电机电磁参数；

B.采用电磁场有限元精确分析发电机空载工况，得到空载工况分析结果；

C.根据上述发电机电磁参数和空载工况分析结果，基于定子冲片材料磁化特性，对定子冲片材料进行选择，确保在发电机工作转速范围内，发电机空载工况中的参数满足要求，并确保电机的短路电流计算结果满足要求；

D.利用二维有限元技术精确仿真分析发电机在温升稳定后瞬态短路冲击电流下是否会发生永磁体退磁；

E.根据步骤D退磁分析的结果判断，若发生退磁，则返回步骤A重新设计电机的磁路，若不发生退磁，得到抗短路永磁发电机的最终磁路设计方案；

所述步骤C包含如下步骤：

C1.确定区间频率：以发电机内部电磁场交变频率范围表示为[f₁，f₂]，根据发电机的工作转速范围(n₁，n₂)、极对数p，经公式f＝np/60确定发电机区间频率；

C2.计算磁化曲线：计算多种定子冲片材料在多个发电机区间频率下的磁化曲线；

C3.选片：在发电机工作转速范围内，以发电机空载工况中的参数为限定条件，根据发电机区间频率范围选择定子冲片材料；

C4.验证：计算短路电流，如短路电流不满足要求则返回至步骤C3，直到短路电流达到最小值；

C5.更新：根据选定的定子冲片材料，更新发电机电磁参数。

2.如权利要求1所述的基于区间频率的抗短路永磁发电机设计方法，其特征在于：对于所述步骤C2中计算得到的磁化曲线，仅选取B(f1)-H(f1)和B(f2)-H(f2)曲线中的线性部分，其中H为磁场强度，B为磁感应强度。

3.如权利要求1所述的基于区间频率的抗短路永磁发电机设计方法，其特征在于：所述发电机空载工况包括空载反电势、绕组自感、绕组互感、气隙磁密、定子齿部磁密、定子轭部磁密、转子轭部磁密。

4.如权利要求1所述的基于区间频率的抗短路永磁发电机设计方法，其特征在于：所述步骤C3中以发电机空载工况中的参数为限定条件，是指发电机空载工况中的定子齿磁密、定子轭磁密、转子轭磁密均不饱和。

5.如权利要求1所述的基于区间频率的抗短路永磁发电机设计方法，其特征在于：所述发动机控制系统是发动机全权限数字控制系统。

6.如权利要求1所述的基于区间频率的抗短路永磁发电机设计方法，其特征在于：所述短路电流以公式I_k＝E₀/ωL_a计算，其中I_k为短路电流、E₀为空载反电势、ω为磁场频率、L_a为绕组电感。

7.如权利要求1所述的基于区间频率的抗短路永磁发电机设计方法，其特征在于：所述步骤E中，若不发生退磁，则还校验发电机性能和可靠性要求。

8.如权利要求1所述的基于区间频率的抗短路永磁发电机设计方法，其特征在于：所述步骤C4中，如短路电流大于额定电流的1.5倍则返回至步骤C3，直到短路电流不超过额定电流的1.5倍。

9.如权利要求1所述的基于区间频率的抗短路永磁发电机设计方法，其特征在于：所述步骤C中，确保电机的短路电流计算结果满足的要求为：短路电流不超过额定电流的1.5倍。