稀土永磁同步發(fā)電機不僅省去勵磁繞組、集電環(huán)和電刷，結(jié)構(gòu)更加簡單運行可靠，同時稀土永磁使得氣隙磁密增大，顯著縮小了電機的體積提高了功率與發(fā)電質(zhì)量。但由于發(fā)電機制成后磁場難以調(diào)節(jié)使得永磁同步發(fā)電機的應(yīng)用受到限制。通過降低永磁同步發(fā)電機的電壓調(diào)整率可提高發(fā)電機的性能，減輕對用電設(shè)備的影響，擴大應(yīng)用范圍[1-2]。文獻[3-5]對永磁同步發(fā)電機的電壓調(diào)整率進行了定性分析。文獻[6]針對前文的定性分析，對降低永磁同步發(fā)電機的電壓調(diào)整率進行了定量研究。 
　　本文通過對一臺大功率永磁同步發(fā)電機的電壓調(diào)整率進行定量研究，通過多參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，達到降低發(fā)電機電壓調(diào)整率的目的。 
　　2永磁同步發(fā)電機的電壓調(diào)整率 
　　永磁同步發(fā)電機的固有電壓調(diào)整率ΔU是其重要性能指標之一，是指在負載變化而轉(zhuǎn)速保持不變的情況下的輸出電壓的變化，其數(shù)值*取決于發(fā)電機本身的基本特性。其表達式如式（1）所示[1]： 
　　ΔU=E0-U/UN×* （1） 
　　其中E0為空載反電動勢，U為輸出電壓，UN為額定電壓。 
　　鐵心長度增加，定、轉(zhuǎn)子、永磁體以及銅的用量均增加，電壓調(diào)整率也隨之增加，鐵心長度每增加5 mm，電壓調(diào)整率平均增加0.6%。 
　　3.4每相串聯(lián)匝數(shù)的影響 
　　電樞繞組每相的串聯(lián)匝數(shù)N與空載反電動勢、額定負載時的直軸電動勢、直軸電樞反應(yīng)電抗、交軸電樞反應(yīng)電抗均成正比關(guān)系。且每相串聯(lián)匝數(shù)減小時，空載反電動勢的變化要小于交軸電樞反應(yīng)電抗。樣機取值為14，且由于樣機是采用雙層繞組，因此取間隔點值2，采樣結(jié)果如下。 
　　從上表可以看出，永磁體矯頑磁力對電機電壓調(diào)整率影響，隨著矯頑磁力的增加，發(fā)電機的電壓調(diào)整率呈上升趨勢，矯頑磁力每改變10 kA?m-1，電壓調(diào)整率平均改變0.077%。 
　　4多參數(shù)優(yōu)化電壓調(diào)整率 
　　通過前文單一參數(shù)的定量分析可以看出，各變量對本設(shè)計樣機均有一定影響，但通過仿真表明繞組每相匝數(shù)在低于或高于14時，發(fā)電機的輸出電壓過低、電壓調(diào)整率過高，不符合優(yōu)化因此每相串聯(lián)匝數(shù)在本優(yōu)化中影響可忽略不計。 
　　由于永磁同步電機結(jié)構(gòu)中，上述各參數(shù)相互之間均存在一定的與影響，因此綜合各參數(shù)對電壓調(diào)整率進行優(yōu)化有一定的可行性。 
　　4.1定子槽整體優(yōu)化 
　　由上文結(jié)論可知，當槽口寬度增大，電壓調(diào)整率降低，當槽口寬度達到4.2 mm時，電壓調(diào)整率降到7.76，而從實驗表明，當槽口寬度仍持續(xù)下降，電機仿真結(jié)果出現(xiàn)一定的錯誤，因此初步取槽口寬度4.2 mm；表4為定子槽深實驗結(jié)果，從結(jié)果可以看出，隨著槽深加深，電壓調(diào)整率變大，而實驗表明，當定子槽深小于22時，電機仿真結(jié)果出現(xiàn)誤差，因此取槽深22定值模擬。 
　　綜合上述兩表對比分析看出，電壓調(diào)整率隨著參數(shù)的改變有一定的變值，在槽口寬為4.2 mm、槽深為22 mm、槽身寬為8 mm時，電壓調(diào)整率取到zui小值6.56。 
　　4.2氣隙與矯頑磁力整體優(yōu)化 
　　根據(jù)上文對氣隙與矯頑磁力的分析，考慮到發(fā)電機的性能需求、生產(chǎn)設(shè)計、機械加工工藝等方面，現(xiàn)在生產(chǎn)發(fā)電機的氣隙長度一般在0.5～2.0 mm間取值，因此本文初步定值氣隙長度為1.8 mm，對比定值1.5 mm。同時現(xiàn)代電機設(shè)計永磁體矯頑磁力常規(guī)選值為820 kA?m-1，因此初步定值矯頑磁力大小為790 kA?m-1，對比定值820 kA?m-1。 　　4.2.1氣隙長度的確認 
　　在初步確定氣隙長度與永磁體矯頑磁力時，比較分析不同永磁體厚度的影響如下表。 
　　通過Ansoft Maxwell 14軟件仿真計算，得多參數(shù)優(yōu)化后的永磁同步發(fā)電機電壓調(diào)整率為4.89%，較之前的樣機7.86%相比，電壓調(diào)整率達到進一步優(yōu)化，并優(yōu)化程度超過改變單一參數(shù)調(diào)整的電壓調(diào)整率。 
　　5結(jié)語 
　　本文通過Ansoft Maxwell 14軟件對一臺320kW的大功率永磁同步發(fā)電機電壓調(diào)整率進行分析研究，提出了多參數(shù)優(yōu)化電壓調(diào)整率的方法，同時計算分析表明，多參數(shù)優(yōu)化電壓調(diào)整率比單一參數(shù)調(diào)節(jié)的方法更加有效，能夠大大降低永磁同步發(fā)電機的電壓調(diào)整率。