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1、第24卷第3期电力科学与技术学报Vol.24No.32009年9月JOURNALOFEIECTRICPOWERSCIENCEANDTECHNOLOGYSep.2009大型定子内永磁风力发电机的设计张建忠,程明(东南大学电气工程学院,江苏南京210096)摘要:提出新型定子内永磁发电机的基本结构和工作原理,根据国内风力发电设备生产和应用的实际情况,进行1.5MW定子内永磁风力发电机的设计工作.接着提出定子内永磁风力发电机的主要设计参数和设计原则,最后给出直接驱动定子内永磁风力发电机的设计实例.设计和分析结果表明大型定子内永磁风力发电机设计方案的可行性和正确性.关键词:风力发电;定子
2、永磁;发电机;直接驱动中图分类号:TM614文献标识码:A文章编号:167329140(2009)0320015206DesignoflargestatorinteriorpermanentmagnetgeneratorforwindenergyZHANGJian2zhong,CHENGMing(SchoolofElectricalEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract:Thispaperproposesthebasicstructureandworkprincipleofthenewstatori
3、nteriorpermanentmagnet(SIPM)generator.AccordingtothepresentsituationofthemanufactureandapplicationinwindpowergenerationinChina,thedesignofa1.5MWSIPMgeneratorforwindenergyiscarriedout.Themainparametersandprincipleofdesignareproposedthereafter.Adesignexampleofdirect2drivenSIPMgeneratorisgiven.T
4、heresultsofthedesignandanalysisshowthefeasibilityandcorrectnessofthedesignschemeoflargeSIPMgeneratorforwindenergy.Keywords:windpowergeneration;statorpermanentmagnet;generator;directdriven风力发电机是将风力机的机械能转换为电能的发电机在转子回路接入了励磁用功率变换器,从而装置,在风力发电系统中处于核心的地位.早期的定产生了可变速风力发电系统,因其具有风能转换效速风力发电系统普遍采用感应发电机,而双
5、馈感应率高、冲击载荷小等优点,目前以双馈感应发电机为收稿日期:2009207228基金项目:国家自然科学基金(50777008);国家高技术研究发展计划(863计划)(2007AA05Z457);江苏省科技成果转化专项资金(BA2007081).通讯作者:张建忠(1970-),男,博士,高级工程师,主要从事永磁电机及其控制、风力发电技术的研究;E2mail:seuzjz@seu.edu.cn16电力科学与技术学报2009年9月代表的变速风力发电系统得到了广泛应用.随着永对,绕组所匝链的永磁磁链为从定子齿流出进入转磁材料和永磁电机设计技术的发展,可变速永磁风子极,由此实现了磁通切换
6、.由于电机的特殊结构,力发电机愈来愈体现出对于感应发电机的优势,例电枢绕组匝链的永磁磁链和感应的电动势随转子位如功率密度高、效率高、可控性好等.而且,永磁发电置产生周期性变化.目前,磁通切换永磁电机的设计机适合制作成多极低速电机,可以省却风力发电系一般采用对称的结构,即保证永磁体的厚度与定子统的薄弱环节———增速齿轮箱,从而提高风电系统槽口宽相等.然而,当电机采用非对称结构时,这时[1～5]的可靠性.定子槽口宽要比永磁体的厚度小很多,磁通切换工永磁发电机其实不是一种电机,而是一类电机,作方式依然可以实现.由非对称结构的磁链分布目前投入商业制造或者运营的主要是永磁同步发电(图2)可
7、见,磁链在2个定子齿间的分布是由定转机.永磁同步发电机将永磁体置于转子的表面或者子极弧面的重合面积的大小决定的.如图2所示的内部,位于转子上的永磁体对温度较为敏感,增加了采用定子齿靴后形成的非对称结构,其定子槽开口安装和施工的难度,电机运行中产生的温度上升易很小,其开口大小只需要考虑电枢绕组嵌线的需要,对转子上的永磁体产生不可逆去磁.在这种情况下,这种结构使得定子槽和定子极形状类似于传统感应将永磁体置于定子侧不失为一个好的替代方案,即电机,同时,这个槽型结构也方便了电枢绕组的所谓
