大功率外轉子永磁直驅風力發(fā)電機的設計及優(yōu)化.pdf

1、能源，是人類不可缺少的生活要素，也是國民經濟發(fā)展的重要保障，能源安全與國家經濟穩(wěn)定息息相關?？稍偕那鍧嵞茉达L能已成為我國電力能源可持續(xù)發(fā)展的重要能源形式。風力發(fā)電機的發(fā)展趨勢是無刷化和采用不帶增速齒輪箱的直驅式低速風力發(fā)電機，永磁直驅同步風力發(fā)電機是典型代表機型。
　　 外轉子永磁直驅同步風力發(fā)電機的永磁體、外轉子和原動機械耦合為一體，葉片直接安裝在電機機座上，提高風能利用率。與內轉子結構相比，外轉子更容易實現(xiàn)多磁極安裝，定子

2、體積縮小，可實現(xiàn)高效低成本運行。
　　 針對外轉子結構自身特點并根據(jù)大功率永磁同步風力發(fā)電機的設計要求，對電機定轉子尺寸選擇、永磁材料形狀、電磁負荷、極槽配比、電樞繞組等的選用依據(jù)進行了研究分析;采用基于等效磁路法的RMxprt電機設計軟件完成了2MW外轉子永磁風力同步發(fā)電機的初始計算，對永磁體充磁方向長度和定子軸向長度進行參數(shù)化分析設計，確定了一個較優(yōu)的設計方案。在電磁場有限元分析軟件Maxwell2D中，建立2MW外轉子永磁

3、風力發(fā)電機的2D模型并對電機內的電磁場進行了詳細分析，分別在靜態(tài)磁場中求出各相繞組電感和在瞬態(tài)場中求出發(fā)電機空載和額定負載時的運行狀態(tài)。利用場路結合法分析了不同極槽配比對永磁風力發(fā)電機磁場分布和輸出特性的影響。
　　 最后，永磁同步發(fā)電機制造中，永磁材料的成本是發(fā)電機的主要支出，控制永磁體材料的消耗可有效控制發(fā)電機的制造成本。以定子槽形、永磁體形狀為變量，采用遺傳算法對2MW外轉子永磁風力發(fā)電機的有效材料成本進行了優(yōu)化設計，仿真