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浅谈小型永磁式风力发电机的设计

  
评论: 更新日期:2015年06月01日

    2.2.4.轴承的设计
    轴承的选用和计算是很关键的一个部分,它的确定,是发电机中几个主要结构尺寸确定的前提条件,如转子前后壳、轴等。
    2.2.5.设计时,除了这些主要零部件需要确定外,还需要考虑以下几个方面的问题:
    2.2.5.1.发电机整体的密封问题。在发电机的各个连接部分存在防水、防尘问题。如在转子前后壳与转子外壳连接部分做出凸台、轴承盖选用的密封件、转子后壳的一端做成密封形式等。
    2.2.5.2.转子后壳二端螺孔问题。由于转子后壳二端是密封的,为了方便维护安装在这个附近的轴承,需要做一个螺孔,用于顶出轴承,并且在平时需要用螺栓将孔密封。
    2.2.5.3.叶片叶柄表面保护问题。考虑到新型叶片材料采用的是玻璃钢,为了防止安装时,螺栓将叶片叶柄表面压坏,需要设计一块压板垫在叶片与螺栓头之间。
    3.永磁同步发电机计算方法
    永磁电机的计算有多种思路,着眼点不同,计算过程中的侧重点也不相同。直接计算方法计算过程简单,误差较大,但在电机设计初步阶段对计算要求不高的前提下,其设计计算的误差尚可以接受,可以与后期的试验分析相结合进行修改,最后得到结果。
    在确定了永磁电机的类型、应用的环境以及所需要达到的设计指标后,通过电磁理论计算与电机外形结构计算相结合的方法对电机进行初步设计,然后,再通过后续的试验分析修正所计算的结果,最后达到设计目的。
    3.1.设计计算指标
    电机的计算指标为:
    额定功率PN=2KW;
    相数m=3,Y型连接;
    极数对P=6;
    额定相电压UN=50V;
    额定转速nN=300r/min;
    额定频率=30Hz;
    功率因数cosj=0.9
    3.2.主要尺寸设计计算
    3.2.1.电枢绕组设计
    首先确定电机的电枢绕组分配方案,包括电机中共使用多少对磁极、定子槽数、三相绕组的分配方式、采用单层还是双层绕组等。确定了绕组的分配方式后,根据槽的面积选择合适的槽满率以及导线类型,求出绕组的基本数据,包括:每相串联匝数N、电流密度J。
    3.2.2.主要尺寸和参数计算
    使用直接磁路计算法设计发电机结构的主要尺寸参数计算过程为:
    3.2.2.1.根据小型永磁电机气隙特点选择永磁体的工作点,然后根据工作点选择永磁体类型,得到其性能参数。
    3.2.2.2.预取线负荷A,使A/Bδ足够小以保证发电机有较好的外特性。
    3.2.2.3.求解出转子尺寸,包括转子内径和转子外径。然后预取合适的气隙长度δ和长径比λ,求出定子外径和电枢长度。
    3.2.2.4.永磁体尺寸计算,包括永磁体的磁化方向长bM、径向长度LM、永磁体体积VM、截面积SM、宽hM以及气隙长度修正和工作点气隙磁感应强度有效值计算。
    3.2.2.5.由最初选择的绕线尺寸、电枢长度以及材料属性求出定子绕组的电阻;求出所选择的槽型的漏磁导数λS、齿和端部的漏磁导数λZ和λg,由这些导数求出基本漏抗X00和差漏抗Xov,最后求出整个电机的漏电抗Xσ
    3.2.2.6.根据所设计的转子轭形状,求出转子的漏磁导A。
    3.2.3.输出特性
    由空载磁通密度Φo、基波绕组系数KW一每相匝数N、额定频率ƒ、可以求的发电机的输出空载电压Eo和空载磁势Fo
    3.2.4.参数修改
    在直接计算法中,由于很多参数都是凭借经验选取,最后造成的误差可能较大,因此在计算完以后需要根据计算得到的结果修改所用到的参数,保证最后计算得到的结果达到预期目标。
 

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