大功率外轉(zhuǎn)子永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化.pdf

1、能源，是人類不可缺少的生活要素，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障，能源安全與國(guó)家經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定息息相關(guān)?？稍偕那鍧嵞茉达L(fēng)能已成為我國(guó)電力能源可持續(xù)發(fā)展的重要能源形式。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是無(wú)刷化和采用不帶增速齒輪箱的直驅(qū)式低速風(fēng)力發(fā)電機(jī)，永磁直驅(qū)同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)是典型代表機(jī)型。
　　 外轉(zhuǎn)子永磁直驅(qū)同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的永磁體、外轉(zhuǎn)子和原動(dòng)機(jī)械耦合為一體，葉片直接安裝在電機(jī)機(jī)座上，提高風(fēng)能利用率。與內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相比，外轉(zhuǎn)子更容易實(shí)現(xiàn)多磁極安裝，定子

2、體積縮小，可實(shí)現(xiàn)高效低成本運(yùn)行。
　　 針對(duì)外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)自身特點(diǎn)并根據(jù)大功率永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)要求，對(duì)電機(jī)定轉(zhuǎn)子尺寸選擇、永磁材料形狀、電磁負(fù)荷、極槽配比、電樞繞組等的選用依據(jù)進(jìn)行了研究分析;采用基于等效磁路法的RMxprt電機(jī)設(shè)計(jì)軟件完成了2MW外轉(zhuǎn)子永磁風(fēng)力同步發(fā)電機(jī)的初始計(jì)算，對(duì)永磁體充磁方向長(zhǎng)度和定子軸向長(zhǎng)度進(jìn)行參數(shù)化分析設(shè)計(jì)，確定了一個(gè)較優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。在電磁場(chǎng)有限元分析軟件Maxwell2D中，建立2MW外轉(zhuǎn)子永磁

3、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的2D模型并對(duì)電機(jī)內(nèi)的電磁場(chǎng)進(jìn)行了詳細(xì)分析，分別在靜態(tài)磁場(chǎng)中求出各相繞組電感和在瞬態(tài)場(chǎng)中求出發(fā)電機(jī)空載和額定負(fù)載時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。利用場(chǎng)路結(jié)合法分析了不同極槽配比對(duì)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)分布和輸出特性的影響。
　　 最后，永磁同步發(fā)電機(jī)制造中，永磁材料的成本是發(fā)電機(jī)的主要支出，控制永磁體材料的消耗可有效控制發(fā)電機(jī)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(duì)2MW外轉(zhuǎn)子永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的有效材料成本進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，仿真