小型风力发电机起动阻力矩及磁悬浮支承的研究

《小型风力发电机起动阻力矩及磁悬浮支承的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、武汉理工大学硕士学位论文小型风力发电机起动阻力矩及磁悬浮支承的研究姓名：王念先申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：胡业发20100501 大规模发展风力发电产业是解决我国能源和电力短缺最现实的战略选择之一。我国风能丰富区和较丰富区只占国土面积的�％，目前大型和小型风力发电机分别适用于�／���痵以上的风场，要使风能资源真正成为我国不可缺少的战略替代能源，必须开发低风速发电技术，使占国土面积�％的风能可利用区和欠缺区的风能资源得到充分利用。小型风力发电机设备成本低，无污染，能耗低，结构选择灵活多样，安装使用及维护十分简便；小型风力发电机

2、在国内外有很大一部分用于风能资源并不丰富的地区或城市中，解决电力紧缺以及减少二氧化碳排放问题。然而，现有的小型风力发电机阻力大，起动风速较高，因此开发更适用于风能可利用区和欠缺区的小型低风速风力发电技术，是扩大我国风能有效利用面积的关键。布；分析了发电机的结构对磁阻力矩的影响以及载荷作用下磁悬浮支承特性对阻力矩的影响。关键词：小型风力发电机，磁悬浮，起动阻力矩，永磁轴承，有限元法 �����瓾�������������������痵���������琹�������甀�疭����������������瓹����� ���������� 独创性

3、声明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。 能源和电力短缺是制约我国经济可持续发展的瓶颈，由于化石能源的使用导致大气中二氧化碳浓度升高，全球气候变暖，威胁着人类的生存和发展。利用可再生能源，改善能源结构，减少对化石能源的依赖

4、，已成为我国中长期能源发展战略。发展风电是解决能源和电力短缺、实现低碳经济发展的战略选择之一，是建设资源节约型、环境友好型社会和实现可持续发展的重要途径。市场【�。我国风能资源丰富，开发潜力巨大，风电具有成为未来能源结构中重要组较丰富区������～����～����� 欠酞区低风速风力发电机技术的研究已成为一个热点。国内外许多学者、科研机构及风机制造厂商都将低风速风力发电机技术作为其重要的研究对象。目前，大型风力发电机起动风速高，设备购置、风电场开发建设以及运行维护等成本高，使得大型风力发电机仅适用于我国风能丰富区和较丰富区，无法应用于占我国

5、国土面积�％的风能可利用区和欠缺区。减小风力发电机的起动阻力矩就能有效的降低其起动风速。 武汉理：�火学硕士学位论文 就比较适合采取径向间隙的结构形式；如果径向偏移很大，就应该采取轴向间隙的结构形式，因为这种结构形式具有较小的轴向间隙，能获得较大的轴向刚 国内磁悬浮技术的研究始于�年代，在永磁轴承性能研究方面起步较晚，但对磁力轴承的理论和应用还是做了大量的研究工作。吉林大学的谭庆昌等采用等效磁荷法研究了永磁向心轴承的承载能力、刚度以及永磁推力轴承的承载能力问题���】。天津大学的魏勇等在永磁轴承承载能力分析的基础上，研究了永磁轴承结构尺寸优化和

6、稳定性���】。三峡大学的沈洁等采用虚功原理有限元法计 小型风力发电机一般都用于风力资源不是非常良好的地区，由于成本和结构等原因的影响，小型风力发电机一般都没有变桨装置，其叶片刚性的连接于轮毂上面，不能随风速调整桨距角。并且与一般大型风力发电机起动不同的是，小型风力发电机的起动过程没有电机驱动��‘�，其起动完全依靠叶片产生的气动力矩来完成，只有当叶片的气动力矩大于风力发电机的阻力矩时风力发电机才开始运行。因此，小型风力发电机的起动对其来说尤为重要并且非常困难。小型风力发电机起动风速的大小直接反映着小型风力发电机的性能。风力发电机起动力矩由

7、叶片的气动力矩提供，其起动包含两个过程：一是叶轮在气动力矩的作用下由静止状态开始旋转、二是叶轮加速直至达到与风速相关的一个最佳转速。由于两个过程中叶片的线速度不一样、相对风速也不同，两个过程的影响因素也不尽相同。本文主要讨论第一个过程，即叶轮在气动力矩的作用下由静止开始旋转的过程。 召：翼型后缘；其中：Ⅳ：风力发电机叶片数目； 小型风力发电机一般采用永磁发电机，这样使得小型风力发电机结构简单。永磁发电机定子结构与电动机相同，而转子采用永磁结构，不需励磁电流，具有较高的效率。随着永磁材料的发展，永磁材料磁能积大大提高，目前永磁电机不论从电气性能上

8、，还是在安全可靠性上讲，都优于其他种类的发电机��。且永磁发电机结构简单，可采用多极对数转子，降低其额定转速而与风力发电机直接连接，省去齿轮箱等零部件