微型燃气轮机高速永磁电机技术研究概况及其发展趋势

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1、微型燃气轮机高速永磁电机技术研究概况及其发展趋势现状与展望严帅1,许高风1,贵献国2(1中国能建集团装备有限公司，北京100044；2哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨150001)摘要：作为一个多技术的复杂集成系统，高速永磁电机是微型燃气轮机(微燃机)的关键技术。分析了微燃机发电的技术原理，介绍了高速永磁电机的国内外研究现状，及其在微燃机系统应用过程中需要解决的关键技术，并对其发展趋势进行了展望，为今后的相关研究提供了参考。关键词：微型燃气轮机；高速永磁电机；研究概况；关键技术；发展趋势中图分类号：TM351；TM611.24文献标识码：A文章编号：10

2、07-3175(2013)08-0001-04StudyBriefofMiniatureGasTurbineHigh・SpeedPermanentMagneticMotorTechnologyandItsDevelopmentTrendYANShuail,XUGao-fengl,GUIXian-guo2(1ChinaEnergyEquipmentCo.zLtd,Beijing100044,China;2HarbinInstituteofTechnologyUniversity,Harbin150001,China)Abstract:Asamulti-

3、technologycomplicatedsystem,high・speedpermanentmagneticmotoristhekeytechnologyofminiaturegasturbine.Analysiswasmadetotheprincipleofminiaturegasturbinepowergenerationandintroductionwasmadetocurrentstudysituationsathomeandabroadabouthigh・speedpermanentmagneticmotor,aswellasitskey

4、technologyneededtobesolvedinapplicationprocessesofminiaturegasturbine.Thedevelopmenttrendwasexpectedtoprovidereferenceforrelatedstudyinthefuture・Keywords:miniaturegasturbine;high-speedpermanentmagneticmotor;studybrief;keytechnology;developmenttrend0引言目前，我国以天然气为燃料的分布式能源建设已进入实质性开

5、发实施阶段，微型燃气轮机（简称微燃机）作为小型化、高效率、分散型和环保的发电装置，被认为是分布式能源的重要组成部分，根据能源发展“十二五规划”，2015年我国将建成1000个左右天然气分布式能源项冃。微燃机就是把燃气轮机小型化，使用天然气、柴油等多种燃料和空气作为工质，产生高温、高压气体，推动透平旋转做功，驱动发电机发电，最终将燃料的化学能转换为电能，实现电力输出，并利用回热技术，实现热电冷联产，大大提高了燃料利用率，且具有低噪声、低排放、多燃料选择、多台联供的特点。微燃机作为一个多技术的复杂集成系统，其关键技术不仅仅只在燃气轮机这一个方面，还包括了

6、高速永磁电机等重要部件技术。高速永磁电机与燃气轮机透平同轴连接，与微燃机的起动、发电、转子稳定工作以及全系统的控制紧密相关，决定着微燃机产品的成败。止是基于这样的研究与应用背景，本文对微燃机高速永磁电机的国内外技术研究概况进行了分析与总结，对其关键技术进行了阐述，并在此基础之上对其技术发展的趋势进行了展槊。1高速永磁电机国内外研究现状由于微燃机直接驱动的高速永磁电机，具有功率密度大、效率高、高速运行时性能优势突岀等特点，更适合在微燃机中使用，目前己成为国际电工领域研究的热点之一［2・3］。早在1989年，瑞典就制造了一台额定转速为100000r/mi

7、n^额定功率为20kW的高速永磁电机。样机采用了非导磁钢对转子永磁体进行了保护，转子转速试验时达到了75000r/mino该样机采用了如图1所示的定子不开槽结构。作者简介：严帅(1977-),男，工程师，博士，从事电机控制技术、电力电子技术、特种电源技术、分布式能源技术等工作。1由于定子铁心没有齿槽，所以防止了因定子开槽在转子表面引起的巨大涡流损耗，这也是该种结构的优点所在。但是在转子永磁之间，电枢长度占了很大空I'可，该部分空间在磁场分析时应按气隙处理，这样等效气隙长度就非常大，从而使得永磁体到铁心的磁压降很大，导致了电机输出功率受到限制。型定子环

8、形绕组结构，如图2所示，定子采用24槽，不但满足了冷却需求，还增加了转子的刚度。参考文献⑹分析了定子结构型式