马岩

摘 要 盘式无铁心永磁发电机具有体积小、重量轻和轴向尺寸短等优势。在实际运行过程中，电枢反应相对较小，感应电动势在电机转速发生变化时的波形变化较为平稳，可以满足发电系统的实际需求。本文主要对盘式无铁心永磁发电机的电磁设计及电机的空载特性、负载特性与参数化仿真等内容进行分析。

关键词 盘式无铁心永磁发电机；人力发电；电磁设计；空载特性；负载特性

1 盘式无铁心永磁发电机的电磁设计

1.1 发电机电磁设计的设计原理与设计要求

盘式电机的拓扑结构具有多样化的特点，与之相关的性能参数的计算过程较为复杂，一般情况下，发电机的电磁设计原理与电机电枢绕组感应电动势平均值及每相电流等因素有关[1]。本文中设计的盘式无铁心永磁发电机的功率要求为22W。以下公式为盘式发电机的电枢绕组感应电动势平均值计算公式：

上述公式中的E为发电机电枢绕组感应电动势平均值；n为发电机的转速；a为并联支路数；αi指代的内容为计算极弧系数；指代的内容为气隙磁密幅值；N用于指代每相导体数量；Do主要指的是电机外直径；Di为电机的内直径。每相电流的计算公式如下所示：

上述公式中的I为每相电流；Auv指代的内容为每相电流在平均直径处的线负荷。

电机的电磁设计要求与其各项初始参数之间存在一定联系，如适用于人力发电系统的发电机的轴向尺寸为15mm；径向尺寸为65mm；相数为3相；转速范围在1000-6000r·min-1之间；……