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1、2009年第3期(EXPLOSION-PROOFELECTRICMACHINE)防爆电机第44卷(总第148期)无槽盘式永磁风力发电机有限元分析1211冯勇利,程鹏,李伟力,杨雪峰1哈尔滨理工大学,黑龙江哈尔滨(150040)2哈尔滨工程大学,黑龙江哈尔滨(150001)摘要阐述了直驱风力发电的盘式永磁发电机的优点,并对电机的结构设计特点进行了分析;设计一台18p、1.1kW的盘式永磁发电机,建立了电机部分模型,对其进行了三维有限元分析与计算,给出了盘式永磁发电机内各部分的磁场分布规律及空载特性,最后分析了磁极厚度和极弧系数对无槽双转子盘式永磁电机的气隙磁密及转子
2、轴向磁拉力的影响,得到一些有益结论。关键词直驱风力发电;盘式永磁发电机;无槽;有限元中图分类号TM313文献标识码A文章编号1008-7281(2009)03-0039-05Finite-ElementAnalysisofSlotlessDisc-TypePMWindPowerGeneratorFengYongli,ChengPeng,LiWeili,andYangXuefengAbstractTheadvantagesofdisc-typePMgeneratorindirec-tdrivewindpowergen-eratingsystemarefirstlyi
3、ntroducedandthestructurecharacteristicsofitisanalyzed.A1.1kW18-poledisc-typePMgeneratorwasdesigned,modelofitwasestablished,three-dimensionfinite-elementanalysisandcalculationarecarriedou.tThenthedistributionregulationofmagneticfieldandno-loadperformanceineverypartofmotorisgiven.Thenth
4、einfluenceofpolearccoefficientandthicknessofmagneticpoleonair-gapfluxdensityandrotoraxialmagneticpullofslotlessdua-lrotordisc-typePMgeneratorareanalyzed,somebeneficialconclusionsareobtained.KeywordsDirec-tdrivewindpowergeneratingsystem;disc-typePMgenerator;s-lotless;finiteelement不同厚度和
5、不同极弧系数的磁极对电机内磁场分0引言布和转子受力进行了分析。轴向磁场盘式永磁同步电机以其独特的结1无槽双转子盘式永磁电机运行原构,在多个应用领域相对普通径向磁场的柱式电理与设计分析机有明显的优势。国外在盘式电机的研究和应用[3]方面已取得很多成果,多应用于直驱风力发电、1.1运行原理[5][6]电梯驱动以及船舶等对电机体积或输出转无槽盘式永磁电机的结构主要由定子铁心、矩等有特殊要求的场合。绕组、转子磁钢、转子盘、气隙和转轴等构成。定目前,盘式永磁电机直驱风力发电应用方面,子铁心呈环形,没有开槽,由均匀分布在其外缘上国内工作做得相对较少。盘式永磁电机用于直驱的固定
6、环固定在外壳上;电枢绕组由环氧树脂包风力发电方面的优点包括:轴向尺寸短、功率密度裹,环绕环形定子铁心两侧,形成背靠背(back-to-高、易构成紧凑的发电系统;通风冷却效果好、可back)绕组;转子铁心由轴承支撑在连接两侧转子以有较高的电负荷;可以实现负载下的电机控制;的转轴上,磁极采用表面式(surface-mounted)固不存在齿槽引起的电机振动及齿槽存在引起的高定在转子内侧。[3]次谐波在转子中的损耗。在忽略弯曲的情况下,本文所设计的双转子本文针对无槽双转子盘式永磁电机进行了研盘式永磁发电机在一对极下结构径向视图如图1究,对其结构、设计特点进行了分析,然后
7、针对所所示,其中x轴代表电机周向,y轴代表电机轴设计的一台18p、1.1kW盘式永磁电机进行了三向。定子绕组属于整距集中绕组,因此在一对极维有限元分析与计算,对电机内磁场分布规律及下有6套完全相同的绕组,其中A和A1是环绕392009年第3期防爆电机(EXPLOSION-PROOFELECTRICMACHINE)第44卷(总第148期)在定子两侧、忽略端部轴向部分的同一套绕组,其求,还要有足够的强度。盘式电机的轴向磁拉力他几套绕组类似;属于同一相的绕组在定子内半和气隙磁密成正比,和绕组的轴向长度成反比。径处串联;轴向磁化的磁钢在转子表面上呈N-S因此,设计时要综合
8、考虑多种因
