小型低风速风力发电机永磁轴承的设计与分析
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４Ｏ％ 。
关 键 词 ： 风 速 风 力 发 电机 低 中图 分 类 号 ：Ｈ ３ Ｔ １３
永磁轴承
有 限元 法 文章 编 号 ：０ ０— ９ ８ ２ １ ）５— ０ ０— ４ １０ ４ ９ （０ ０ ０ ０ ２ ０
文 献标 识 码 ： Ａ
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启 动 阻 力 矩 的 关 键 因
素 主 要 有 ： 电机 定 、 发 转 子 之 间 的 磁 阻 力 矩 及 发 电 机 转 子 支 承 系 统 所 采 用 的 机 械 轴 承
ｅｅ ｎ ｔ ｄ． Ａｓ ａ ｒ ｓ ｌ， ｔｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌｐｒ ｔｔｐ ｓｐ ｏ ｕｃ ｄ． Ｔｈｅ ｓａ ｔｒｓｓａ ｃ ｏ ｑ ｅ ｏ ｈｅ ｐ ｏｏｙ ｅ ｉ ０％ ｌｗｅ ｌｍｅ ｔｍｅｈｏ ｅ ｕ ｔ ｈ ｘ ｅ ｉ ｎａ ｏｏｙ ｅ ｉ ｒ ｄ ｅ ｔｒ ｅ ｉｔ ｎ ｅｔ ｒ ｕ ｆｔ ｒ ｔｔｐ ｓ４ ｏ ｒ ｔ ａ ｈ ｔｏ ｏ ｖ ｎｉ ａ ｎ ｗｅ ｅ ｒ ｔｒ ｈ ｎｔ ａ ｆａｃ ｎ ｅ ｔ ｏｎ ｌｗｉ ｄ ｐｏ ｒｇ ｎｅａｏ ． Ｋ ｅｙ ｏｒｄｓ： Ｌｏ —ｓ ｅ ｄ Ｗ ｉ ｗｅ ｅ ｅ ａ ｏｒ Ｐｅ ｍ ａｎ ｎｔＭ ａｇ ｅ ｉ ａｒｎ Ｗ ｗ ｐ ｅ ｎｄ Ｐｏ ｒＧ ｎ ｒ ｔ ｒ ｅ ｎ ｔｃＢｅ ｉｇ ＦＥＭ
小 型 低 风 速 风 力 发 电 机 永 磁 轴 承 的 设 计 与 分 析 ★
口 张锦 光 口 胡业发 口
武汉
王念 先
４ ０ ７ ３０ ０Βιβλιοθήκη 武汉理工大学 机电工程学院
摘
要 ：风 能 是 重 要 的 可再 生 能 源 ， 风 速 风 能 的利 用 对 风 力发 电 的发 展 有 重 要 意义 。 力 轴 承 能 有效 地 减 小风 力 低 磁
发 电 机 的 启 动 阻力 矩 、 降低 启 动 风 速 。 永磁 轴承 具有 体 积 小 、 功 耗 、 构 简单 、 响 应 时 间等 优 点 而被 广 泛 应 用 。 无 结 零 对永 磁
轴承的结构设 计进 行 了分析 ， 并采 用轴 向磁化轴 向叠加 多环径向永磁轴承作为低风速风 力发 电机主轴 支承 ， 用有 限元 法 分析计 算了的永磁径向轴承的径 向力， 完成了实验样机 ， 比实验表 明 ， 对 该样机的启动 阻力矩比传统 的风力发电机 降低 了
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我 国 风 能 可 利 用 区 和 欠 缺 区 占 国土 面 积 的 ７ ％ ¨， ４ １
１ 小型低风速风力发 电机的支承结构形式
传统小 型直 驱式 风力发 电机 支承结 构如 图１ 示 。 所
影 响 风 力 发 电 机
为 了使风 能 资 源真 正成 为 不 可缺 少 的战 略替 代 能源 ， 必 须 开 展 低 风 速 风 能 的 利 用 策 略 与 高 效 的 先 进 风 力 发 电理 论 和技 术 的研 究 。 风速 风 力发 电 的关 键技 术包 低 括 叶 片 设 计 和 制 造 技 术 、 电 机 技 术 以 及 传 动 和 支 承 发 技 术 。 片 技 术 是 提 高 风 能 转 化 为 机 械 能效 率 的 关 键 ； 叶 发 电 机 技 术 是 提 高 机 械 能 转 化 为 电能 效 率 的 关 键 ； 传 动和支 承技术 是减少 机械 能传递 过程 中损耗 的关键 。 风力 发 电系统 中 ， 在着 多种旋 转机 构 ， 存 目前 主 要
关 键 词 ： 风 速 风 力 发 电机 低 中图 分 类 号 ：Ｈ ３ Ｔ １３
永磁轴承
有 限元 法 文章 编 号 ：０ ０— ９ ８ ２ １ ）５— ０ ０— ４ １０ ４ ９ （０ ０ ０ ０ ２ ０
文 献标 识 码 ： Ａ
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小 型 低 风 速 风 力 发 电 机 永 磁 轴 承 的 设 计 与 分 析 ★
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摘
要 ：风 能 是 重 要 的 可再 生 能 源 ， 风 速 风 能 的利 用 对 风 力发 电 的发 展 有 重 要 意义 。 力 轴 承 能 有效 地 减 小风 力 低 磁
发 电 机 的 启 动 阻力 矩 、 降低 启 动 风 速 。 永磁 轴承 具有 体 积 小 、 功 耗 、 构 简单 、 响 应 时 间等 优 点 而被 广 泛 应 用 。 无 结 零 对永 磁
轴承的结构设 计进 行 了分析 ， 并采 用轴 向磁化轴 向叠加 多环径向永磁轴承作为低风速风 力发 电机主轴 支承 ， 用有 限元 法 分析计 算了的永磁径向轴承的径 向力， 完成了实验样机 ， 比实验表 明 ， 对 该样机的启动 阻力矩比传统 的风力发电机 降低 了
ｍｅ ｆｗｉ ｄ ｐ ｗｅ ｅ ｅ ａｉｎ． Ｆ ｔ ｒｎ ｍａｌｖ ｌ ｍｅ， ｎ ｏ ｒｃ ｎｓ ｍｐ ｉｎ， ｓｍ ｐｅ ｓｒ ｃｕ ｅ ａ ｄ ｚ ｒ ｅ ｐ ｎｓ ｉ ｎｔｏ ｎ ｏ ｒｇ ｎ ｒｔｏ ｅａｕ ｇ ｓ ｌ ｏｕ ｉ ｏ ｐ ｗｅ ｏ ｕ ｔｏ ｉ ｌ ｔｕ ｔｒ ｎ ｅｏ ｒ ｓ ｏ ｅｔｍｅ，ｔ ｅ ｐ ｒ ｈ ｅ—
我 国 风 能 可 利 用 区 和 欠 缺 区 占 国土 面 积 的 ７ ％ ¨， ４ １
１ 小型低风速风力发 电机的支承结构形式
传统小 型直 驱式 风力发 电机 支承结 构如 图１ 示 。 所
影 响 风 力 发 电 机
为 了使风 能 资 源真 正成 为 不 可缺 少 的战 略替 代 能源 ， 必 须 开 展 低 风 速 风 能 的 利 用 策 略 与 高 效 的 先 进 风 力 发 电理 论 和技 术 的研 究 。 风速 风 力发 电 的关 键技 术包 低 括 叶 片 设 计 和 制 造 技 术 、 电 机 技 术 以 及 传 动 和 支 承 发 技 术 。 片 技 术 是 提 高 风 能 转 化 为 机 械 能效 率 的 关 键 ； 叶 发 电 机 技 术 是 提 高 机 械 能 转 化 为 电能 效 率 的 关 键 ； 传 动和支 承技术 是减少 机械 能传递 过程 中损耗 的关键 。 风力 发 电系统 中 ， 在着 多种旋 转机 构 ， 存 目前 主 要