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研究生: 李俊廷
論文名稱: 應用於風力之三千瓦爪極式發電機分析
Study of Three Kilowatt Claw-Pole Generator for Wind Power Application
指導教授: 王培仁
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 72
中文關鍵詞: 風力發電機爪極式磁路分析
外文關鍵詞: wind-power generator, claw-pole design, magnetic-circuit analysis
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  • 近年來隨著風電技術大幅提昇及市場需求增加,風電能已慢慢從輔助能源轉為主要能源,風電能提供潔淨且無污染排放的綠色能源,兼具能源與環保之雙重貢獻;而國內目前於風力發電機研究並不普及,本論文將著重於風力發電機的功率密度與效率,針對傳統的爪極式車用發電機進行深入探討,先分析其基本結構與磁路設計公式,再利用爪極式的轉子結構,設計出另一種新型的爪極式風力發電機結構,並且使用電腦輔助分析模擬軟體將其進行建模與重要參數分析,並接上負載電路,分析不同輸出功率時之工作特性與效率,期望能降低發電機因轉速上升所增加的損失和激磁線圈所產生的損失,以提昇發電機整體的效率、並降低其材料上的成本,最後始進行最佳化設計,完成預期工作特性與輸出功率之目標。


    As the advancement of technology in wind energy and the increases in market needs, wind energy has gradually transformed from auxiliary to primary resources of utility because of zero pollution with green effects in energy and environment aspects. Since researches in wind energy are not popular in Taiwan, this thesis has focused on the analysis of power density and efficiency of wind generators. With emphasis on traditional claw-pole generators, analysis of basic structure and magnetic circuits; we adopt the claw-pole-rotor structure for the wind generators in new design. After preliminary design is completed, computer simulations both in static and dynamic conditions have been conducted with considerations in output performances with appropriate loads. With efforts to decrease the copper losses due to high frequency operations and energy for excitation, we finally could increase the energy efficiency and reduce the material costs by optimization of the design so that operational characteristics and output performances are achieved.

    摘要 I Abstract II 誌 謝 III 目錄 IV 圖目錄 VII 表目錄 X 符 號 文 字 說 明 XI 第一章 緒論 1 1-1 研究動機 1 1-2 研究目的 2 1-3 文獻回顧 3 第二章 理論分析 9 2-1 感應電動勢之計算 9 2-2 電樞常數之計算 11 2-3 永磁工作點分析 13 2-4 傳統爪極式發電機之原理 15 2-5 爪極式幾何結構與磁路分析 16 2-6 爪極式發電機之感應電動勢 18 2-7 爪極式發電機之功率與效率 19 2-8 發電機之電壓調整率 20 第三章 電腦輔助工程電磁分析 25 3-1 電磁場分析軟體簡介 25 3-2 電子電路分析軟體簡介 29 3-3 永磁材料分析 30 3-4 車用爪極式發電機之模擬與簡化 31 3-5 爪極式發電機定子的疊積長分析 32 3-6 爪極式發電機定子的偏移分析 33 3-7 轉子爪部的尺寸分析 34 第四章 三仟瓦風力發電機設計與分析 47 4-1 設計規格 47 4-2 發電機幾何尺寸設計 47 4-3 定子繞線與永久磁鐵尺寸設計 48 4-4 完整建模與靜態分析 50 4-5 線圈建模與暫態分析 51 4-6 外接電路暫態分析 52 4-7 發電機功率與效率分析 53 4-8 電壓調整率 54 第五章 結果與討論 68 5-1 結論 68 5-2 未來工作 69 第六章 參考文獻 71

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