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1、小型低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)永磁軸承的設(shè)計與分析★口張錦光口胡業(yè)發(fā)口王念先武漢理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院武漢430070摘要：風(fēng)能是重要的可再生能源，低風(fēng)速風(fēng)能的利用對風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展有重要意義。磁力軸承能有效地減小風(fēng)力發(fā)電機(jī)的啟動阻力矩、降低啟動風(fēng)速。永磁軸承具有體積小、無功耗、結(jié)構(gòu)簡單、零響應(yīng)時間等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。對永磁軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行了分析，并采用軸向磁化軸向疊加多環(huán)徑向永磁軸承作為低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸支承，用有限元法分析計算了的永磁徑向軸承的徑向力，完成了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，對比實(shí)驗(yàn)表明，該樣機(jī)的啟動阻力矩比傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)降低了4O％。關(guān)鍵
2、詞：低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)永磁軸承有限元法中圖分類號：TH133文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000—4998(2010)05—0020—04Abstract：Windpowerisanimportantregenerativeenergy．Theutilizationoflowspeedwindissignificantforthedevelop—mentofwindpowergeneration．Featuringsmallvolume，nopowerconsumption，simplestructureandzeroresponse
3、time，theper—manentmagneticbearingshavebeenwidelyused．Thestructureofthepermanentmagneticbearingsisanalyzedinthepaper．Theaxialplacementandaxialmagnetizationmulti—-annular—·shapedpermanentmagneticbeatingsareadoptedasthemainshaftbear-ingsofthelowspeedwindpowergenerator．T
4、heradialforceofthepermanentmagneticbearingsiscalculatedwiththehelpoffiniteelementmethod．Asaresult，theexperimentalprototypeisproduced．Thestartresistancetorqueoftheprototypeis40％lowerthanthatofaconventionalwindpowergenerator．KeyWords：Low—speedWindPowerGeneratorPermanen
5、tMagneticBearingFEM我國風(fēng)能可利用區(qū)和欠缺區(qū)占國土面積的74％¨1，1小型低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)的支承結(jié)構(gòu)形式為了使風(fēng)能資源真正成為不可缺少的戰(zhàn)略替代能源，傳統(tǒng)小型直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)支承結(jié)構(gòu)如圖1所示。必須開展低風(fēng)速風(fēng)能的利用策略與高效的先進(jìn)風(fēng)力發(fā)影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)電理論和技術(shù)的研究。低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)包啟動阻力矩的關(guān)鍵因括葉片設(shè)計和制造技術(shù)、發(fā)電機(jī)技術(shù)以及傳動和支承素主要有：發(fā)電機(jī)定、技術(shù)。葉片技術(shù)是提高風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能效率的關(guān)鍵；轉(zhuǎn)子之間的磁阻力矩發(fā)電機(jī)技術(shù)是提高機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能效率的關(guān)鍵；傳及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支承系動
6、和支承技術(shù)是減少機(jī)械能傳遞過程中損耗的關(guān)鍵。統(tǒng)所采用的機(jī)械軸承風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，存在著多種旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，目前主要的周向摩擦力矩。采用傳統(tǒng)的滾動軸承進(jìn)行轉(zhuǎn)子支承，滾動軸承在運(yùn)動其中發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)中會產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致功率損耗。磁力軸承是采用磁場力子之間的磁阻力矩產(chǎn)無接觸地將轉(zhuǎn)軸懸浮的軸承，采用磁力軸承不僅從根生的原因是電機(jī)氣隙本上消除機(jī)械摩擦，減小功率損耗，降低啟動阻力矩，中磁場儲能的改變】，從而降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)起動風(fēng)速，擴(kuò)大風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)用此部分的阻力矩可通區(qū)域，而且由于磁力軸承消除了機(jī)械摩擦，具有無磨過定子分?jǐn)?shù)槽繞組等損、無需潤滑等優(yōu)勢，可以
7、減少軸承的維護(hù)成本，提高方法來減??；而實(shí)際工風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的可靠性，從而從總體上降低風(fēng)電成本。作中機(jī)械軸承的周向本文將磁力軸承應(yīng)用于傳統(tǒng)的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)摩擦力矩很難減小或子系統(tǒng)中，采用軸向磁化軸向疊加多環(huán)徑向永磁軸承作消除，磁力軸承定、轉(zhuǎn)子間可以實(shí)現(xiàn)無接觸的運(yùn)行，可為低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸支承，用有限元法分析計算以使定、轉(zhuǎn)子間無機(jī)械摩擦和機(jī)械摩擦力，能很好地減永磁徑向軸承的徑向力，并且加工了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，對比實(shí)小或消除此部分的摩擦力矩。驗(yàn)表明，該樣機(jī)的啟動阻力矩小于傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。磁力軸承系統(tǒng)工作原理可分為3類：主動磁力軸★武漢市學(xué)
8、科帶頭人計劃資助項(xiàng)目(編號：200951830557)承、被動磁力軸承、混合磁力軸承。其中由永磁體構(gòu)成收稿日期：201O年1月2010／5機(jī)械制造48卷第549期的被動磁力軸承以其低成本、無需控制、無功耗、體積徑向永磁軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。小、結(jié)構(gòu)簡單、零響應(yīng)時間等
