上官璇峰，李毅搏，邵建伟

(1.河南理工大学，焦作454000;2.渑池县供电局，三门峡472400)

磁场的求解必须满足以下边界条件:

0 引 言

考虑到全球能源消耗等问题，风力发电的装机容量迅速增长［1］。近年来风力发电行业迅猛的发展，永磁技术的进步使紧凑高效的永磁风力发电机成为现实。轴向磁场空气心永磁同步发电机(AFAPMSG)质量轻、效率高、体积小、适应于低速运行［2］。这些优点决定了它在直驱式风力发电应用上的广阔前景。工业上对同步发电机的电动势波形的正弦性有严格的要求，实际电动势波形与正弦波形之间的偏差度用电压波形的总谐波失真度THD来表示。为了减小电压波形的总谐波失真度，除采用分布绕组、短距绕组、正弦绕组外，还应改善气隙磁密波形，它不但与气隙形状和极弧系数有关，还与有无软铁极靴和稳磁处理方法有关［3］。国外学者Tareq S. El－Hasan 和Patrick C. K. Luk 采用等体积等表面积的半圆形和梯形永磁体来改善轴向磁通永磁同步发电机的电势谐波［4］。国内对轴向磁通永磁同步发电机关于削弱电势谐波的研究相对较少，文献［5］提出在径向磁场永磁电机中采用正弦形表面的永磁体可以使空气域磁密趋近正弦分布，并且采用弧形永磁体进行了有限元计算与分析。

本文采用正弦形的永磁体(即永磁体充磁方向厚度沿圆周方向为正弦分布)的AFAPMSG，并通过有限元方法计算电机的气隙磁密分布和电机的空载电动势。为了反映采取不同措施时的优化效果，还对磁密波形及电动势波形分别进行了THD值的计算和分析。……