小型磁懸浮低風速風力發(fā)電機關鍵技術(shù)研究.pdf

1、大規(guī)模發(fā)展風力發(fā)電是解決我國能源和電力短缺最現(xiàn)實的戰(zhàn)略選擇之一。我國風能豐富區(qū)和較豐富區(qū)只占國土面積的26％，傳統(tǒng)風力發(fā)電機啟動阻力大，啟動風速3.5m/s，發(fā)電風速須達到4.2m/s，按現(xiàn)有風力發(fā)電技術(shù)建立風電站需要不低于5m/s的年平均風速。對于74％的風能資源不豐富地區(qū)，由于該區(qū)域的年平均風速不高、風力不大、風向不定，致使小型風力發(fā)電機普遍達不到額定功率，即使有太陽能電池輔助也難以完成額定的發(fā)電任務。因此開發(fā)更適用于風能可利用區(qū)和

2、欠缺區(qū)的小型低風速風力發(fā)電技術(shù)，是擴大我國風能有效利用面積的關鍵。因此，研究掌握自主知識產(chǎn)權(quán)的小型低風速風力發(fā)電機設計的關鍵技術(shù)（葉片技術(shù)、支承技術(shù)以及發(fā)電機技術(shù)），對于開發(fā)國內(nèi)廣大地區(qū)的低風速資源，擴大風能利用效率具有重要意義。 本文研究了小型磁懸浮低風速風力發(fā)電機的葉片設計技術(shù)和磁懸浮支承技術(shù)，提出將磁懸浮支承技術(shù)應用于小型低風速風力發(fā)電機中，著眼于提高風能向機械能的轉(zhuǎn)換效率與降低能量傳遞過程中的機械損耗。葉片設計使得葉片能

3、輕快的旋轉(zhuǎn)；磁懸浮支承技術(shù)能夠減小甚至消除小型風力發(fā)電機軸承與轉(zhuǎn)軸間的摩擦力矩，從而降低小型風力發(fā)電機的啟動風速。 本文基于貝茨理論對500W小型磁懸浮低風速風力發(fā)電機的葉片進行了設計，得出葉片的相關設計參數(shù)；分析了風輪葉片在轉(zhuǎn)動中所承受的力及作用在風輪軸的力，然后在Solidworks軟件中建立小型風力發(fā)電機葉片的三維模型，將其導入有限元軟件ANSYS中進行模態(tài)分析，計算出葉片的前五階固有頻率和振型，并進行了分析。 小

4、型低風速風力發(fā)電機支承技術(shù)就是要尋求一種能降低或消除小風力發(fā)電機軸承與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦，從而實現(xiàn)小型風力發(fā)電機低風速啟動的支承方式。磁懸浮支承是利用磁力將轉(zhuǎn)子懸浮起來，它與普通軸承支承相比，具有無機械接觸、無摩擦、無磨損、無需潤滑、長壽命等獨特優(yōu)勢。本文將磁懸浮技術(shù)應用到了小型風力發(fā)電機中，采用了一種機械軸承和永磁軸承混合支承的結(jié)構(gòu)形式。本文設計了軸向疊加、軸向充磁的永磁軸承；對小型磁懸浮風力發(fā)電機的局部結(jié)構(gòu)進行了設計；并對所設計的磁環(huán)的