多路负载特性同步发电机的研究与设计

国家精密微特电机工程技术研究中心、贵州航天林泉电机有限公司的研究人员肖利、曹朝晖，在2015年第7期《电气技术》杂志上撰文，为满足某水下装备系统需求，设计一款具有体积小、转速高、多路负载特性、功率密度大、内部全密封等特点的同步发电机。本文借助仿真软件进行优化分析，针对多通道输出设计中的困难，通过电机场路联合仿真，对仿真的空载电压和负载输出功率与任务要求进行了对比，仿真结果准确有效。通过样机的实测结果的对比，验证了设计的可行性和可靠性。

图1发电机本体电磁仿真设计模型

高速发电机结构简单、功率密度高，几何尺寸远小于同功率的中低速电机，成为电机领域的研究热点。作为高速发电机中的研究重难点，多路负载特性同步发电机有2套或多套绕组并行为负载供电，供电可靠性的远高于单绕组恒负载特性发电机。

本文研究的发电机用于水下某装备系统中，该系统要求为其配套的发电机具备体积小、转速高、功率大、三通道同时带载、内部全密封等特点。而三通道多路负载特性、功率大、体积受限是该发电机研制中的重难点攻关技术。

该发电机要实现多通道输出特性，其绕组之间具有强耦合特点，同时存在负载时电枢反应导致非线性叠加效果难以计算等问题[2]。因此，本文借助仿真优化分析，采用场路耦合的方法来计算和分析电机内部电磁场，针对该发电机的重难点技术提出了有效的设计保证措施，从而最终实现三通道高速同步发电机的研究与设计。

结论

三通道多负载特性、体积受限、全密封结构同步发电机借助仿真优化和结构技术攻关，能实现在受限体积内使发电机性能满足要求，且输出稳定、可靠。

通过该发电机的研制设计，有以下三点可供类似结构和多路负载特性电机设计借鉴：

1）动密封的实现方案经验证可用于其它类似需实现全密封的电机设计中；

2）选用集成整流模块方便、可行，避免了原整流器复杂、体积较大的缺点，实现极为受限体积空间内将发电机交流变为直流输出；

3）采用适当增加磁密饱和程度的设计方案来抑制多绕组同时工作时的电枢反应效应，有利于实现多路负载特性的稳定性。