浅谈小型永磁式风力发电机设计

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1、Academic学术浅谈小型永磁式风力发电机的设计绿田机械股份有限公司一周利坚摘要：本文根据自己长期小型发电设备设计经验，结合现有小型永磁式风力发电机的特点介绍了目前对永磁同步电机设计在电机结构和优化设计等方向的研究，提出了永磁同步发电机在定子硅钢片、转-7-~I-壳、轴等结构上进行改进的十和计算方法。前言电机内部磁场的真实情况。处是，各个部分都可以使用钢材或钢管车削而我国社会经济发展迅速，对于能源的依赖永磁电机设计中，除了电机新结构的发明成。在加工过程中，可以根据需要，随时将三较多。而能源对我国环境污染严重，需要大力创造外

2、，最重要的发展是用有限元方法进行磁个部分临时进行组装，组合起来进行精加工，开发清洁能源，加上国家地形复杂，人口又多，场分析。为了充分发挥永磁材料的优异性能，可以保证整个设备的加工精度。转子外壳用于居住分散，小型风力发电系统因为属清洁能源，永磁电机的结构和传统电机有很大的差别。永安装永磁铁，需要在其内表面铣出凹槽。转子对环境无污染而被广泛利用。磁电机结构复杂，永磁材料的磁特性为各向异前后壳需要安装轴承，其结构根据轴承计算获目前的小型风力发电系统中，主要采用的性等，这些都给磁场分析带来了新的课题。对得尺寸设计。转子后壳还需要和叶

3、片连接。是永磁发电机，由于永磁直流发电机换向装置于一些复杂的磁场环境，除了需要进行一维分2．2．3．轴的设计易出现故障，寿命低，造成了风力发电维护难度，析外，还需要进行二维分析，除了静态分析外，电机的支承轴可以划分成四个部分：两个直接影响到其度电成本，因此，除了对电压波还需要进行瞬态分析。用于和轴承装配的轴段，一个安装定子矽钢片形有严格要求的系统之外，一般都使用永磁同2．永磁同步发电机结构改进的设计的轴段，另一个安装在基座上的轴段。轴的直步电机。2．1．同步发电机结构径首先由轴承计算所确定，再确定其余轴段的虽然，永磁同步电机

4、采用永磁体励磁，无同步电机作为交流电机的一种，其最大的直径。在设计轴的长度时，需要注意叶片于塔需外加励磁装置，无需换向装置，具有效率高、优点是转速与频率间有严格不变的关系n=60f／架之间的间距问题，因此在电机到基座之间，寿命长等优点。但是由于其励磁不能调节，从p，即当电源频率恒定时，电动机转速不变，且轴应该预留一段长度，并通过后续有限元分析，而使得电压调整率较高，输出电压波动范围较与电源频率成正比。异步电机则没有这个优点。在保证结构强度的前提下，优化这段尺寸。大。传统的全桥式调整依然会存在一些电压尖而且，同步电机定、转子两

5、方磁场是相互独立、2．2．4．轴承的设计刺，对蓄电池的寿命影响很大。因此，需要对可控的。由于永磁电机不需要直流励磁电源，轴承的选用和计算是很关键的一个部分，永磁同步电机进行设计改进，使其具有结构简对于交流同步电机来说省去了励磁机、自励系它的确定，是发电机中几个主要结构尺寸确定单、重量轻、高性能的特点，以满足小型风力统等。的前提条件，如转子前后壳、轴等。发电的实际需要。2．2．同步发电机结构改进设计2．2．5．设计时，除了这些主要零部件需要1．永磁同步电机改进研究方向发电机结构上改进设计主要有：定子硅钢确定外，还需要考虑以下几

6、个方面的问题：I．1．电机结构方面片、转子外壳、轴的和轴承等方面设计。2．2．5．1．发电机整体的密封问题。在发电永磁电机的结构随着其技术发展，已有多2．2．1．定子硅钢片设计机的各个连接部分存在防水、防尘问题。如在种形式，主要有：永磁同步电机、永磁无刷直电机选用硅钢片时需要注意几个要点：低转子前后壳与转子外壳连接部分做出凸台、轴流电机，另外还有永磁盘式电机、永磁无轴承铁损、高磁导率、硬度合适、耐蚀性能良好等。承盖选用的密封件、转子后壳的一端做成密封电机等特种电机。它们的设计准则都是利用稀发电机采用牌号为DW360-50的无

7、取向冷轧硅形式等。土永磁体的商矫顽力，增加磁通、减小电枢反应、钢片，其厚度为0．5mm。冷轧硅钢片的叠压系数2．2．5．2．转子后壳二端螺孔问题。由于转高速运行提高电磁效率。能够达到0．98，比热轧约高3％，考虑到加工子后壳二端是密封的，为了方便维护安装在这1．2．优化设计方面工艺，预选取叠压系数为0．93。选择定子槽的个附近的轴承，需要做一个螺孔，用于顶出轴承，在稀土永磁材料价格昂贵的情况下，考虑槽型，在小功率永磁电机中，常用的电枢槽型并且在平时需要用螺栓将孔密封。如何合理地选择水磁体的工作点，使之在满足有梨形槽、半梨形槽

8、、矩形槽、半闭口矩形槽2．2．5．3．叶片叶柄表面保护问题。考虑到电机性能指标前提下，使所用的永磁材料最少，等，在尺寸特别小的时候还采用圆形槽结构。新型叶片材料采用的是玻璃钢，为了防止安装即电机的成本最低或体积最小。修改电机内部冲片数量根据电枢计算所得到的定子长度来确时，螺栓将叶片叶柄表面