新型2kW小型永磁風(fēng)力發(fā)電機設(shè)計.pdf

1、隨著人類對能源的需求日趨增大，而如石油、煤等非可再生能源日益枯竭。尋求新能源的利用和開發(fā)迫在眉睫。風(fēng)能憑借其無污染，可循環(huán)利用等優(yōu)點受到世界各國的重視。本文針對現(xiàn)有的小型風(fēng)力發(fā)電機結(jié)構(gòu)存在的不足，設(shè)計了一種新型結(jié)構(gòu)的小型風(fēng)力發(fā)電機結(jié)構(gòu)。主要研究結(jié)果如下： 1．分析現(xiàn)有永磁發(fā)電機的結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合這些特點設(shè)計了一種新型外轉(zhuǎn)子式永磁發(fā)電機。此種發(fā)電機專用于小型風(fēng)力發(fā)電，其功率為2kW。該發(fā)電機屬于低速電機，可以直接與葉片相連，省去了傳

2、統(tǒng)的調(diào)速裝置。 2．利用直接磁路計算法計算出發(fā)電機的主要尺寸和輸出電壓，為了尋求發(fā)電機最優(yōu)尺寸，把計算中設(shè)計的參數(shù)綜合組合。選取最優(yōu)的一組，其輸出電壓為51.96V，與預(yù)定指標之間的誤差為3.92％。根據(jù)這組數(shù)據(jù)所得到的電機結(jié)構(gòu)，重量約為50～70kg，較市面上常見的2kW風(fēng)力發(fā)電機輕(青島風(fēng)王發(fā)電機有限公司FD4.0-2kW型重量為120kg)。使用函數(shù)E0=f(σ，L2，W，δ)來描述設(shè)計參數(shù)和輸出電壓之間的關(guān)系，在其它變量

3、保持不變的情況下，輸出電壓E0和W同向變化，E0和L2、σ反向變化，小范圍變化δ對E0影響不大。分析了發(fā)電機在不同風(fēng)速下工作的空載狀態(tài)，找出了輸出電壓和風(fēng)速之間的關(guān)系。通過分析外特性曲線，推導(dǎo)出負載輸出電壓和風(fēng)速之間的關(guān)系。 3．利用ANSYS有限元軟件對設(shè)計的發(fā)電機進行電磁場分析，結(jié)果表明，所設(shè)計的發(fā)電機氣隙磁密分布為均勻分布，氣隙磁密BX分量波形為矩形波，保證了輸出的電壓近似為正弦波形。通過兩種方法分析了發(fā)電機的電磁場，分析

4、結(jié)果和計算結(jié)果之間的誤差分別為5.06％，9.18％。 4．利用ANSYS有限元軟件分析了所設(shè)計的發(fā)電機支承軸和轉(zhuǎn)子后殼的結(jié)構(gòu)強度，結(jié)果表明在最惡劣工況下，支承軸和轉(zhuǎn)子后殼的復(fù)合應(yīng)力遠小于材料的屈服強度，發(fā)電機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性良好。通過改變軸的尺寸，利用ANSYS得出同類結(jié)構(gòu)小型風(fēng)力發(fā)電機支承軸的最小安全軸徑應(yīng)不小于38mm。對轉(zhuǎn)子后殼所做的優(yōu)化分析，有效減少轉(zhuǎn)子的重量達到44.02％。 5．根據(jù)設(shè)計的數(shù)據(jù)繪制出整個發(fā)電機的