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直驱式双凸极永磁风力发电机的技术来源:本站 时间:2016/1/18 16:07:00

      风能是能量密度降低的一种能源。然而由于风能驱动的风力机风轮工作在较低转速,传统的同步或异步发电机由于极数限制,风能在开发上相对于其它的能源相对滞后。由河南汇德带领的科研团队,通过研究摸索,实践求证等一段时间的实验,发明了一种结构简单、控制灵活,且具有功率密度高、效率高、功率因数高等优点的直驱式双凸极永磁风力发电机,具有重量轻,效率高、动态响应快、安装方便,维护费用低等一系列优点,在具有十分广泛的应用前景。该项技术已经获得了国家的发明专利。

   直驱式双凸极永磁风力发电机的技术

      风力发电系统主要可分为恒速恒频CSCF发电系统和变速恒频VSCF发电系统。CSCF发电系统和VSCF系统的主要区别在于发电机的转速是否随风速的变化而变化。目前,VSCF发电系统在风速领域应用更为广泛,而在今后风电机组发展中将有较大的发展空间。VSCF发电系统主要有双馈式和直驱式两种,在双馈式系统中,双向变频器的使用增加了控制难度,且齿轮变速箱的存在使系统故障更高、成本增加、效率高,电机转速低,气动力矩大,并可减轻机组的重量和降低故障率。随着永磁材料性价比的不断提高,直驱式永磁风力发电系统是今后VSCF发电系统的主要形式,具有十分广泛的应用前景。

      双凸极永磁电机(Doubly Salient Permanent Magnetic Machine ,DSPM),顾名思义,DSPM电机的定子和转子均为双凸极结构,这种电机的转子上无绕组,故只有铁耗,无铜耗,结构简单、坚固,适合高速、高温运行,并具有高的效率和高的功率密度。直驱式双凸极永磁风力发电机,包括转轴、凸极转子以及配有绕组和永磁钢的凸极定子,定子铁芯压套在机壳内,定子内圆的凸极数为30;转子铁芯压套在转轴上,转子外圆凸极数为20;转轴支承于前、后轴承内,前后轴承固定在前、后端盖上;转轴前端的法兰盘与风轮法兰盘直驱连接,由风力直接驱动发电机旋转发电。

      定子铁芯和转子铁芯均采用0.5mm厚的冷轧硅钢片冲制叠压而成,定子铁芯10压套于机壳2内,转子铁芯14压套在转轴7上,转轴的两端支承于前、后轴承9,前、后轴承固定在前、后端盖1和6内,前、后端盖1和6与机壳2用细栓组合形成发电机整体。转轴的前端配有连接风轮的法兰盘8,以便在风力的作用下直接驱动发电机发电。

      定子磁轭上配置10块NdFeB永磁钢,按切向磁通均布于定子外周,定子凸极上绕有集中绕组,相邻凸极上的绕组绕向相反,三相绕组的具体绕法如图2所示。

      基于DSPM电机的工作原理,以及其定子极数、转子极数与相数的一定关系,我们选用了定子极数Ps=30,转子极数Pr=20。转子凸极与定子凸极之间的气隙应均匀,确保同心度和0.7mm的气隙长度。

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