新型2kW小型永磁风力发电机设计.pdf

EquipmentManufactringTechnologyNo.5，2008 !!!! ! ! 设计与计算 !!!! 新型2kW小型永磁风力发电机设计 陈家权，丰家辉，马 鹏，薛娟妮 （广西大学机械工程学院，广西 南宁 530004） 摘要：针对现有小型风力发电机的不足，结合永磁同步发电机和永磁无刷直流发电机的特点提出一种新型结构的发电机。以2kW为 例，进行设计计算，并利用Ansys对其进行有限元分析。验证了其设计方法的可行性，并能达到预期目标。 关键词：风力发电；永磁发电机； Ansys 中图分类号：TK83 文献标识码：A 文章编号：1672-545X（2008）05-0046-03 大型风力发电系统主要由国家原计委、原机械工业部、原 尖刺，对蓄电池的寿命影响很大。 电力部、航空部组织实施，它更受到风源条件的制约。小型风力 2 新型风力发电机的提出 发电系统由于是清洁能源，对环境无污染，又由于我国地形复 杂，人口众多，居住分散，对于电网涉及不到的地区和特殊行 针对永磁直流发电机的缺点，结合永磁同步电机的优点， 业，仍然可以补充大电网的缺陷，起到拾遗补缺的作用。可以利 提出一种新型的外传式永磁同步电机，如图2： 用小型风机风力发电机的地方主要有： （1）航运系统。 1 2 3 4 56 （2）无人值守的差转台和微波站。 （3）东南沿海各孤立的岛屿。 （4）围网养殖系统。 （5）农牧区和边远山区。 10 9 87 风 发 整 蓄 逆 用 轮 电 流 电 变 机 机 器 池 器 户 图2电机结构示意图 该种发电机的特点是： 图1小型风力发电系统框图 （1）独特的外转式结构，外转子直接于风叶联结，每个叶 发电机将风轮的机械能转换成电能，其性能优劣直接影响 片通过三个固定螺栓联结在外转子上，增加叶轮的稳定性。 整个风电系统的性能。 （2）采用三点固定的方式将叶片固定在外转子上，外转子 结构上有一个大的法兰盘，在风机运行的时候，能够起到飞轮 1现有小型风力发电机的不足 储能的作用，保证在风速偶尔降低的情况下，发电机旋转速度 不会急速降低，平缓了输出的波动。 在目前的小型风力发电系统中，主要采用的是永磁同步发 （3）采用外转子式结构另外一个优点就是，能在同等性能 电机，或者使用永磁直流发电机代替永磁同步发电机和整流 的情况下，扩大了转子的内面积，这样可以布置更多的永磁体， 器。但是不管是哪种，都存在着一些不足。 从而减小整个发电机的直径，达到减小发电机质量的目的。常 直流发电机电压波形平稳，但是其换向装置易出现故障， 见的2kW风力发电系统的顶部总质量约为 120kg（以青岛风 寿命低，造成了风力发电维护的难度，直接影响到度电成本。这 王发电机有限公司FD4.0-2kW为例），而此发电机由于采用外 决定了直流发电机在小型风力发电系统中很少使用，除了对电