新式盘式永磁直流风力发电机设计与仿真

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第29卷第3期能源技术Vo1．29No．32008年6月ENERGYTECHNOL()GYJurL2008新式盘式永磁直流风力发电机的设计与仿真杜华夏，王心尘，范正萍，王亚军(福建省半导体照明工程技术研究中心，厦门大学物理与机电工程学院物理系，厦门361005)摘要：对一种新型小功率盘式永磁直流风力发电机的原理和电磁设计进行了分析和推导，利用AnsoftMaxwell3D软件对电机的磁场分布和运动情况进行了仿真，其结果可为进一步研究提供参考。关键词：盘式永磁风力发电机；AnsoftMaxwell3D；仿真分析中图分

2、类号：TM614文献标识码：A文章编号：1005—7439(2008)03—0151—04DesignandSimulationofaNewAxial—fieldPermanent-magnetDCGeneratorDUHua-xia。WANGXin-chen，FANZheng-ping，WANGYa-jim(FujianEngineeringResearchCenterforSolid—StateLighting，PhysicsDept．，XiamenUniversity，Xiamen361005，China)Abstract：Inthispaper，anin

3、novativemodelofvertical-axispermanent-magnetdirect-currentwind-energygeneratorhasbeenpresented．Itsworkingprincipleandelectromagneticcircuitdesignhavebeenanalyzedandoptimized．AnsoftMaxwell3DsoftwarewasusedtOsimulatetheelectromagneticfieldandinvestigatethegeneratorSdynamicbehavior,Allt

4、hesimulationmethodologyandachievementsfacilitatethedesignoptimizationforwind-energygeneratorandin-depthresearch．Keywords：Permanent-magnetwindturbine；Direct—currentgenerator；Wind-energy作为目前风电场的主流机型水平轴风力发电年来随着一些新的高剩磁高矫顽力的永磁材料研制机，由于正常运行叶片的转速很低，必需通过增速齿成功，盘式永磁电机性能正在不断提高，因而重新受轮箱加速才能带动发电机高效

5、发电。齿轮变速箱价到了电机界的重视。格昂贵体积庞大安装困难，运行中所发生的振动可盘式电机一般垂直安装，适合垂直轴风机配套能影响机组的正常运行，所带来的传输损失还会影使用。本文将提出一种小功率盘式永磁直流风力发响电机的输出效率，另外变速器运行的巨大噪声对电机模型，用Ansoft公司的Maxwell3D模块进行环境的影响，也是制约风电机组推广的重要因素之建模，并用有限元方法对模型进行静态和瞬态分析，一[¨。直驱式风力发电系统采用新型的永磁直流发分析电机的特性参数，并验证模型设计的合理性。电机，可以在低速下变速运行保持较高的发电效率，1结构和原理机组可以取消增速齿轮箱

6、将发电机直接连接到风力发电机组的轴上，因而具有很好的应用前景。1．1电机结构发电机分为盘式和圆柱式两种。其中圆柱式发盘式永磁发电机有多种结构，本文采用的是一电机是目前的主流机型，其特征是气隙磁场径向分种双边永磁体中间定子结构，其特点是由双转子和布，不过这种机型一直存在着转子散热条件不好和单定子组成双气隙(如图l所示)，电机结构对称，铁转子铁心利用率不高(只能达到7O～75)等问心两侧气隙磁密相等。盘式永磁发电机的定子铁心题，而且必须在高速运转下才能获得高的发电效率；一般不开槽，绕组可以粘结在铁心上，或者采用环绕盘式发电机的特征是气隙磁场沿轴向分布，可以在法均匀地

7、环绕于铁心上形成环形绕组定子，本例采低速运转下保持较高发电效率，但是过去受磁性材用环绕法。转子是一个圆盘，由高性能永磁材料粘料性能的制约盘式电机性能一直不够理想，不过近结在实心钢上构成，两种极性的永磁体交替排列在·151·维普资讯http://www.cqvip.com杜华夏等：新式盘式永磁直流风力发电机的设计与仿真动势为：de—cob8(6『)rdr因而有效导体在某个极角位置下的电动势为：e一Bardr一J／2去石叫(观一(6})由此可得每根导体的平均电动势E：转子1定子转子2Ec一d一(D一)图1盘式永磁直流发电机结构7cJ0由⋯⋯B8av一iBa圆盘上，上

8、下两边的转子对应的磁体极