2kW直驱式永磁同步风力发电机设计与仿真
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按照永 磁体 磁化方 向与转子 旋转方 向的相互关 系 ， 磁 同步发 电机 拓扑结 构 型式分 为切 向式 、 向 永 径 式 、 合式 和轴 向式 四种 。 根据 风 力 发 电场 合 电机 混 具有 低速运 行 的特 点 ， 了 在 电机 转 子 上布 置 较 多 为 的永 磁体 ， 以及便 于风 机 叶片 的安装 ， 中的永磁 同 文 步发 电机采 用外 转 子 径 向式结 构 ， 图 １所示 。电 如
结构模 型如 图 ３— ６所示 。
永磁体的利用率出发 ， 选取永磁体的工作点应使永 磁体 向外磁路提供的有效磁能达到最大 。 ］
＝
１
，
：
（一 ） １等 Ｊ
＝
｝
（ １ ）
由上 述给定 的 电机技 术指标 ， 可得槽距 角大小 ：
＝
—
—
＝
６。 ０。
０ ０ ４０ ．０ ０
永磁风力发电机进行初步计算 ， 将永磁体等效成一 个 恒磁通 源 （ 或磁 势源 ） 确定 电机 主要尺 寸 和绕组 ，
参数 以及永 磁体尺寸 。由于电机转 速 为 ３ ０ｒｍ ｎ ０ ｉ， ／
永磁体径 向长度 ／ ｍ 永磁体体积 ／ ３ ｍ
永磁体截面积 Ｓ ／ Ｍｍ 永磁体宽 ｈ ／ Ｍｍ
２永 磁 同步 风 力 发 电机 电磁 设 计
ｉ
２ １主要 技术 指标 ．
收 稿 日期 ：０ １ ０ — ９ ２ １ — ３ ２ 改 稿 日期 ：０ １ ０ — ７ ２ １ — ４ ２
主 指 与 术 数 电 运 最 本 参 一 要标技参是机行基 的
Ｐ－… 。 ． ＿
计 靳
２
磁 风力 发 电系统是今 后 变速恒 频发 电系统 的主要形
磁 体 、 隙 、 子 电 枢绕 气 定
组 、 子 铁 心 及 定 子 支 定 架 等 部 分 组 成 。其 中定
子 铁 心 由硅 钢 片 叠 压 而
成 ， 子 电 枢 绕 组 采 用 定
双层 分 布式绕 组 。
ｏ
图 １ 电机 结 构
０１１ ４ ． ４ ９ ０ ０Ｏ０ ．ｏ ｌ
Ｏ０ １ ６ ．０ ９ ０ ０３８ ．１ ２
考虑 到带负 载的 电枢 去磁 反应 和 散 热条 件 等 问题 ， 应选 择直径 大一些 、 向长度 短一些 、 形为粗 而短 轴 外
的结构， 然后进行电枢绕组设计 和主要尺寸参数的 计算 。若 电 枢绕 组 设 计 不 合 理 或 永 磁 体 尺 寸 不合
（ ｚ ２ ）
式 中： ｐ为极 对数 ； ｚ为定子 总槽 数 。
极 距 ． ｒ ：
Ｚ
＝
＝
＝３ ｊ
（） ｊ ３
每极每相槽数 ｇ ：
ｇ ｇ＝
＝ 而
＝
（ ４ ）
式 中： ｍ为 电机定子 的相数 。
永磁 同步发 电机各相所 属槽 号 分配情 况 如表 ２ 所示 ， 电动势星形 图如 图 ２所示 。 槽
ｃ ｒ ｅ ｕ ｓｎ ｇ ｅ ｉ ｃｒ ｕ ｔｍｅｈ ｄ， ｈ ｉ ａａ ｔ ｒ ｏ ｈ ｃ ｒ ｂ ａｎ ｄ ｐ ｅｉ ｎ ｒ ｙ Ｗ ｉ ｎ ｔ ｅｅ ｎ ａｒ ｄ ｏ ｔｕ ｉ ｇ ｍａ ｎ ｔ ｉ ｉ ｉ ｃ ｃ ｔｏ ｔ ｅ ｍａ ｎ ｐ ｒ ｍｅｅｓ ｆ ｗ ｉ ｈ ａ ｅ ｏ ｔ ｉｅ ｒ ｌ ｍｉ ａｉ ． ｔ ｆ ｉ ｌｍｅ ｔ ｌ ｈｉ ｅ ｍｅｈ ｄ， ｅｍａ ｅｉ ｅ ｄｄ ｓｒ ｕｉ ｎ ｎ ｅ ｏ ｌ ａ ｎ ｔ ｏ ｄ ｗｅｅ ａ ａｙ ｅ ｎ ｅｃ ｒｅ ｐ ｎ ｉ ｇｅｅ ｔ ｍａ ｅｉ ｅ — ｔ ｏ ｔ ｇ ｔ ｆ ｌ ｉ ｉ ｔ ｓｕ ｄ ｒｎ — ｏ ｄ ａ ｄ ａ ａ ｒ ｎ ｌ ｚ ｄ ａ ｄ ｔ ｏ ｒ ｓ ｏ ｄｎ ｌｃｒ ｈ ｎ ｃｉ ｔｂ ｏ ｌ ｈ ｏ ｇ ｔ ｐｒ ｎ ｃ ｆｒ ｎ ｅ ｅ ｅ ｃ ｃ ｌ ｔｄ， ｅ ｉ ｉ ｇ ｔ ｅ ｖ ｌ ｉ ｆ ｈ ｌｃ ｒ ｍａ ｅｉ ｅ ｉ ｎ ｏ ｍａ ｅ ｓ ｗ ｒ ａ ｕ ａｅ ｖ ｒ ｙ ｎ ｈ ａｉ ｔ ｏ ｅ ｅ ｅ ｔ ｌ ｆ ｄｙ ｔ ｏ ｇ ｔ ｄ ｓｇ ． ｎ ｃ
表 １ 电机主要技术指标和参数
电机额定功率／ｗ ｋ
相数
２
３
额定相 电压／ Ｖ
额 定转 速 ／ ｒ ｍ ｎ （ ・ ｉ。）
５ ０
３ｏ ０
４１ ． ，０１
１７，３ １ ， ５３ ， １ ， ９ ２ ，
…
娜
连接方式 极数对 Ｐ
Ｙ型 ６
额定频￣ｖＨ ＇ｚ 功率因数
在 于发 电机 的转 速 是 否 随 风 速 的变 化 而 变 化 。 目
数值 方法 建立 电机 分 析模 型 ， 算 了空 载 和负 载 情 计 况下 的磁 场分 布规 律 ， 得 了永 磁 同步 发 电机 的电 获 磁特 性 ， 证 了电磁设 计 的正确 性 。 验
１永磁 同步风 力发 电 机 结构
ｚ ５ ｛ … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … － 一 ：
．
触持电相 ．２：年 ７ ． ｌＴ ：期 １ … ｏ＿ 第 ． … ：
…
数， 为发 电机设 计 所要 达 到 的 目标 。表 １给 出 了直 驱式永 磁 同步 风力发 电机 的主要 技术指标 和参数 。
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ： ａｅｉ ｌ ｗｉ ｄ ｇ ｎｅａ ｏ ； ｄ ＰＭ ｍ ｔｒａ ； ｎ ｅ ｒｔ ｒ ＦＥＡ ｌ ｃｒ ｍａ ｎ ｔｃ ｆｅｄ ａ ｌｓｓ； ｌｃｒ ｇ ｔｃ ｃ ｒ ｃｅ ｅ ｅ ｔｏ ｇ ｅｉ ｌ ｎａｙ ｉ ｅｅ ｔ ｍａ ｎｅｉ ｈａａ ｔｒ ｉ ｏ
行 电磁设计 ， 主要包括 电机 电枢绕组 的设计 、 转子 定 尺寸 的确定等 。采用 等效磁 路 法对 ２ｋ 直 接驱 式 Ｗ
转子内径 Ｄ ／ ｌｍ
定子外径 Ｄ２ｍ ／ 定子长度 ／ ｍ
永磁 体 磁 化 方 向长 度 ｂ ／ Ｍ ｍ
０ １５１ ．４ ４
０ １３５ ．４ ４ ０ １３５ ．４ ４
梁建 伟 ， 细平 ， 刘 杨 勇
（ 西 理 工 大 学 ， 西 赣 州 ３ １０ ） 江 江 ４ ００
摘
要： 针对现有永磁风力发电机结构存在的不足 ， 分析设计 了一种新 型直 驱式永磁 同步风力发 电机 。应用磁
路法对 电机进行 了电磁设计 ， 初步确定了电机的主要尺寸参数 ； 采用有 限元数值方法 分析 了其空 载和负载情况下 的 磁场分布规律 ， 获得了永磁同步发电机的电磁 特性 ， 验证 了电磁设计 的正确性 。
关键词 ： 永磁 材 料 ； 力 发 电机 ； 限元 分 析 ； 磁 场 分 析 ； 风 有 电 电磁 特 性 中 图分 类 号 ： Ｍ３ ５ Ｔ １ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ４ ７ １ （０ １ ０ － ０ ３ ０ １０ － ０ ８ ２ １ ）７ ０ １ － ２
Ｄｅｉｎ ａ ｓｇ ｎｄ ｍ ｕｌ ｔｏ ｏ Ｓｉ ａ ｉ ｎ ｆ ａ ２ ｋＷ ｒ ｃ － ｒｖ ｎ ｒ ａ ｎｔＭ ａ ｎｅ ｎｃ ｏｎ ｕｓＷ ｉ ｄ ｅ ｅ ａ ｏ Ｄｉ ｅ ｔ Ｄ ｉ ｅ Ｐｅ ｍ ｎｅ ｇ ｔＳｙ ｈｒ ｏ ｎ Ｇ ｎ ｒ ｔ ｒ
３ ０ ０９ ．
图 ２ 槽 电势 星 形 图
经 电磁设 计 ， 的部分 尺寸参数 如表 ３所示 。 样机
表 ３ 电机部分尺寸参数
气隙长度 ８ｍ ／
长径 比 ＾
２２电磁设 计 ．
根据 给定 的 主要 技术 指标 ， 先需 要对 电机 进 首
ＯＯ Ｄ８ ．０ Ｏ
１０ Ｏ０ ． ｏ ｏ
表 ２ 永磁 同步发电机各相所属槽号分配表
Ａ Ｚ 曰 Ｃ ｌ ，
第一对极
第 二 对 极
ｌ
７
２
８
３
９
４
１ ０Leabharlann ５ １ ｌ６
１ ２
第三对极
第 四对极
第 五对 极
１ ３
ｌ ９
２ ５
１ ４
２ ０
２ ６
微寺电棚 ２１ 第 期 寺 ０年 ７ １
… 一 … … － ・ … … ・ … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …
…
…
…
…
…
…
…
…
．．
ｃ，
： 咖 —＆
设计 ｚ 斩
一一 一
２ｋ 直 驱 式 永 磁 同 步 风 力 发 电机 设 计 与 仿 真 Ｗ
ＬＡ ｉｎ ｗｅ， Ｉ Ｘｉｐ ｎ Ｙ Ｉ ＮＧ Ｊａ — ｉＬ Ｕ － ｉｇ，ＡＮＧ ｎ ｇ
（ｉ ｇ ｉ ｎｖｒ ｔ ｏ ｃ ｎ ｅａｄＴ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｇ ｎｈｕ３ １０ Ｃ ｉａ Ｊ ｎ ｘ Ｕ ｉｅ ｉ ｆ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ａ ｚｏ ４ ０ ０，ｈｎ ） ａ ｓｙ Ｓ ｅ ｏ
ｍ ｇｅ ｓｎｈｏ ｏｓ ｉ ｅｅａ ｒ（ ＭＷＧ）ｗ ｓ ｅｉ ｅ ｎ ｎｌ ｅ．Ｔ ｅｅ ｃ ｏ ｇ ｅｃｄｓ ｏ ｔｅＰ ＷＧ ｗ ｓ ａｎｔ ｙｃｒｎｕ ｎ ｇｎｒｔ Ｐ ｗ ｄ ｏ ａ ｄｓ ｎｄａｄａａ ｚｄ ｈ ｌ ｔ ｍａｎｔ ｅｉ ｆｒｈ Ｍ ｇ ｙ ｅｒ ｉ ｎ ｇ ａ
适 ， 调整永磁 体尺寸及工 作点 ， 应 再重新计 算主要尺 寸和设计 电枢绕组 。如此 反复循 环 ， 至满意为止 。 直 在选择 永磁体 工作点 时 ， 根据 式 （ ） 应从 提高 １，
３电机 有 限 元 分析
３ １有 限元 结构模 型 ．
利用 Ａ Ｓ Ｓ有 限元 分 析 软件 ， 立 的部 件 ＮＹ 建
Ａｂｓｒ ｃ Ｔｏ ｏ ｅｃ ｍｅ ｔ ｅ ｓ ｒｃ ｍｉ ｓｉ ｒ ａ ｅ ｔｍａ ｎ ｔｇ ｎ ｒｔ ｒ ｔｐ ｅ ｅ ｔ ａ ｎ ｖ ｌｄｉｅ ｔ ｒｖ ｎ ｐ ｒ ｎ ｎｔ ｔ ａ ｔ： ｖ ｒ ｏ ｈ ｈｏ ｔｏ ｎｇ ｎ ｐｅｍ ｎ ｎ ｇ ｅ ｅ ｅ ａｏ ｓａ ｒ ｓ ｎ ， ｏ ｅ ｒ ｃ —ｄ ｉｅ ｅ ｍａ ｅ
点 之一 。风能是 一 种 技术 比较 成 熟 、 有 开 发利 用 很 前 景的 可再 生能 源之 一 ， 借其 无污 染 、 凭 可循环 利用 等优 点受 到全球 的关 注 。 风力 发 电系统 主要 可 以分 为恒速 恒频 发 电系统 （ Ｓ Ｆ系统 ） ＣＣ 和变速 恒频发 电系统 （ Ｓ Ｆ系统 ） ＶＣ ¨。 恒 速恒频 发 电系统 和变速 恒频 发 电系统 的主要 区别
成本 增加 。在永 磁 直 驱式 风 电系 统 中 ， 机直 接 耦 风 合永磁 电机 转子 ， 需 要齿 轮箱 ， 率 高 ， 不 效 电机 转 速 低 ， 动力矩 大 ， 可减 轻机 组 的重量 和降低 系统 故 起 并 障率 。随着永 磁材 料 性 价 比的不 断 提 高 ， 驱 式永 直
０ 引 言
目前 ， 人类 对 能源 的需 求 Ｅ趋 增 大 ， ｌ 而如 石 油 、
式 ， 有 十分广 阔 的应 用前 景 。 具 本文 以直 驱式永 磁 同步风力 发 电机作 为研究 对 象 ， 用磁 路法 对 电机 进行 了电磁设计 ， 应 采用 有 限元
煤 等传 统能源却 日益枯竭 ， 因此 ， 能源 和可再 生 能 新 源 的开发 和利用 迫 在 眉 睫 ， 为世 界 各 国 的研究 热 成
机主 要 由 转 子 磁 轭 、 永
前， 变速恒 频发 电系统 在 风 电领 域应 用更 为广泛 ， 且 在今 后风 电机组 发展 中将 有较 大的发 展空 间 。变速
恒频 风力 发 电系统 主要 有 双 馈 式 和 直驱 式 两 种 ， 在 双馈 变速恒 频风 力 发 电 系统 中 ， 向变 频 器使 用 增 双 加 了控制难 度 ， 且齿 轮箱 的存在 使 系统故 障率更 高 、
结构模 型如 图 ３— ６所示 。
永磁体的利用率出发 ， 选取永磁体的工作点应使永 磁体 向外磁路提供的有效磁能达到最大 。 ］
＝
１
，
：
（一 ） １等 Ｊ
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（ １ ）
由上 述给定 的 电机技 术指标 ， 可得槽距 角大小 ：
＝
—
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６。 ０。
０ ０ ４０ ．０ ０
永磁风力发电机进行初步计算 ， 将永磁体等效成一 个 恒磁通 源 （ 或磁 势源 ） 确定 电机 主要尺 寸 和绕组 ，
参数 以及永 磁体尺寸 。由于电机转 速 为 ３ ０ｒｍ ｎ ０ ｉ， ／
永磁体径 向长度 ／ ｍ 永磁体体积 ／ ３ ｍ
永磁体截面积 Ｓ ／ Ｍｍ 永磁体宽 ｈ ／ Ｍｍ
２永 磁 同步 风 力 发 电机 电磁 设 计
ｉ
２ １主要 技术 指标 ．
收 稿 日期 ：０ １ ０ — ９ ２ １ — ３ ２ 改 稿 日期 ：０ １ ０ — ７ ２ １ — ４ ２
主 指 与 术 数 电 运 最 本 参 一 要标技参是机行基 的
Ｐ－… 。 ． ＿
计 靳
２
磁 风力 发 电系统是今 后 变速恒 频发 电系统 的主要形
磁 体 、 隙 、 子 电 枢绕 气 定
组 、 子 铁 心 及 定 子 支 定 架 等 部 分 组 成 。其 中定
子 铁 心 由硅 钢 片 叠 压 而
成 ， 子 电 枢 绕 组 采 用 定
双层 分 布式绕 组 。
ｏ
图 １ 电机 结 构
０１１ ４ ． ４ ９ ０ ０Ｏ０ ．ｏ ｌ
Ｏ０ １ ６ ．０ ９ ０ ０３８ ．１ ２
考虑 到带负 载的 电枢 去磁 反应 和 散 热条 件 等 问题 ， 应选 择直径 大一些 、 向长度 短一些 、 形为粗 而短 轴 外
的结构， 然后进行电枢绕组设计 和主要尺寸参数的 计算 。若 电 枢绕 组 设 计 不 合 理 或 永 磁 体 尺 寸 不合
（ ｚ ２ ）
式 中： ｐ为极 对数 ； ｚ为定子 总槽 数 。
极 距 ． ｒ ：
Ｚ
＝
＝
＝３ ｊ
（） ｊ ３
每极每相槽数 ｇ ：
ｇ ｇ＝
＝ 而
＝
（ ４ ）
式 中： ｍ为 电机定子 的相数 。
永磁 同步发 电机各相所 属槽 号 分配情 况 如表 ２ 所示 ， 电动势星形 图如 图 ２所示 。 槽
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表 １ 电机主要技术指标和参数
电机额定功率／ｗ ｋ
相数
２
３
额定相 电压／ Ｖ
额 定转 速 ／ ｒ ｍ ｎ （ ・ ｉ。）
５ ０
３ｏ ０
４１ ． ，０１
１７，３ １ ， ５３ ， １ ， ９ ２ ，
…
娜
连接方式 极数对 Ｐ
Ｙ型 ６
额定频￣ｖＨ ＇ｚ 功率因数
在 于发 电机 的转 速 是 否 随 风 速 的变 化 而 变 化 。 目
数值 方法 建立 电机 分 析模 型 ， 算 了空 载 和负 载 情 计 况下 的磁 场分 布规 律 ， 得 了永 磁 同步 发 电机 的电 获 磁特 性 ， 证 了电磁设 计 的正确 性 。 验
１永磁 同步风 力发 电 机 结构
ｚ ５ ｛ … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … － 一 ：
．
触持电相 ．２：年 ７ ． ｌＴ ：期 １ … ｏ＿ 第 ． … ：
…
数， 为发 电机设 计 所要 达 到 的 目标 。表 １给 出 了直 驱式永 磁 同步 风力发 电机 的主要 技术指标 和参数 。
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ： ａｅｉ ｌ ｗｉ ｄ ｇ ｎｅａ ｏ ； ｄ ＰＭ ｍ ｔｒａ ； ｎ ｅ ｒｔ ｒ ＦＥＡ ｌ ｃｒ ｍａ ｎ ｔｃ ｆｅｄ ａ ｌｓｓ； ｌｃｒ ｇ ｔｃ ｃ ｒ ｃｅ ｅ ｅ ｔｏ ｇ ｅｉ ｌ ｎａｙ ｉ ｅｅ ｔ ｍａ ｎｅｉ ｈａａ ｔｒ ｉ ｏ
行 电磁设计 ， 主要包括 电机 电枢绕组 的设计 、 转子 定 尺寸 的确定等 。采用 等效磁 路 法对 ２ｋ 直 接驱 式 Ｗ
转子内径 Ｄ ／ ｌｍ
定子外径 Ｄ２ｍ ／ 定子长度 ／ ｍ
永磁 体 磁 化 方 向长 度 ｂ ／ Ｍ ｍ
０ １５１ ．４ ４
０ １３５ ．４ ４ ０ １３５ ．４ ４
梁建 伟 ， 细平 ， 刘 杨 勇
（ 西 理 工 大 学 ， 西 赣 州 ３ １０ ） 江 江 ４ ００
摘
要： 针对现有永磁风力发电机结构存在的不足 ， 分析设计 了一种新 型直 驱式永磁 同步风力发 电机 。应用磁
路法对 电机进行 了电磁设计 ， 初步确定了电机的主要尺寸参数 ； 采用有 限元数值方法 分析 了其空 载和负载情况下 的 磁场分布规律 ， 获得了永磁同步发电机的电磁 特性 ， 验证 了电磁设计 的正确性 。
关键词 ： 永磁 材 料 ； 力 发 电机 ； 限元 分 析 ； 磁 场 分 析 ； 风 有 电 电磁 特 性 中 图分 类 号 ： Ｍ３ ５ Ｔ １ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ４ ７ １ （０ １ ０ － ０ ３ ０ １０ － ０ ８ ２ １ ）７ ０ １ － ２
Ｄｅｉｎ ａ ｓｇ ｎｄ ｍ ｕｌ ｔｏ ｏ Ｓｉ ａ ｉ ｎ ｆ ａ ２ ｋＷ ｒ ｃ － ｒｖ ｎ ｒ ａ ｎｔＭ ａ ｎｅ ｎｃ ｏｎ ｕｓＷ ｉ ｄ ｅ ｅ ａ ｏ Ｄｉ ｅ ｔ Ｄ ｉ ｅ Ｐｅ ｍ ｎｅ ｇ ｔＳｙ ｈｒ ｏ ｎ Ｇ ｎ ｒ ｔ ｒ
３ ０ ０９ ．
图 ２ 槽 电势 星 形 图
经 电磁设 计 ， 的部分 尺寸参数 如表 ３所示 。 样机
表 ３ 电机部分尺寸参数
气隙长度 ８ｍ ／
长径 比 ＾
２２电磁设 计 ．
根据 给定 的 主要 技术 指标 ， 先需 要对 电机 进 首
ＯＯ Ｄ８ ．０ Ｏ
１０ Ｏ０ ． ｏ ｏ
表 ２ 永磁 同步发电机各相所属槽号分配表
Ａ Ｚ 曰 Ｃ ｌ ，
第一对极
第 二 对 极
ｌ
７
２
８
３
９
４
１ ０Leabharlann ５ １ ｌ６
１ ２
第三对极
第 四对极
第 五对 极
１ ３
ｌ ９
２ ５
１ ４
２ ０
２ ６
微寺电棚 ２１ 第 期 寺 ０年 ７ １
… 一 … … － ・ … … ・ … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …
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一一 一
２ｋ 直 驱 式 永 磁 同 步 风 力 发 电机 设 计 与 仿 真 Ｗ
ＬＡ ｉｎ ｗｅ， Ｉ Ｘｉｐ ｎ Ｙ Ｉ ＮＧ Ｊａ — ｉＬ Ｕ － ｉｇ，ＡＮＧ ｎ ｇ
（ｉ ｇ ｉ ｎｖｒ ｔ ｏ ｃ ｎ ｅａｄＴ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｇ ｎｈｕ３ １０ Ｃ ｉａ Ｊ ｎ ｘ Ｕ ｉｅ ｉ ｆ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ａ ｚｏ ４ ０ ０，ｈｎ ） ａ ｓｙ Ｓ ｅ ｏ
ｍ ｇｅ ｓｎｈｏ ｏｓ ｉ ｅｅａ ｒ（ ＭＷＧ）ｗ ｓ ｅｉ ｅ ｎ ｎｌ ｅ．Ｔ ｅｅ ｃ ｏ ｇ ｅｃｄｓ ｏ ｔｅＰ ＷＧ ｗ ｓ ａｎｔ ｙｃｒｎｕ ｎ ｇｎｒｔ Ｐ ｗ ｄ ｏ ａ ｄｓ ｎｄａｄａａ ｚｄ ｈ ｌ ｔ ｍａｎｔ ｅｉ ｆｒｈ Ｍ ｇ ｙ ｅｒ ｉ ｎ ｇ ａ
适 ， 调整永磁 体尺寸及工 作点 ， 应 再重新计 算主要尺 寸和设计 电枢绕组 。如此 反复循 环 ， 至满意为止 。 直 在选择 永磁体 工作点 时 ， 根据 式 （ ） 应从 提高 １，
３电机 有 限 元 分析
３ １有 限元 结构模 型 ．
利用 Ａ Ｓ Ｓ有 限元 分 析 软件 ， 立 的部 件 ＮＹ 建
Ａｂｓｒ ｃ Ｔｏ ｏ ｅｃ ｍｅ ｔ ｅ ｓ ｒｃ ｍｉ ｓｉ ｒ ａ ｅ ｔｍａ ｎ ｔｇ ｎ ｒｔ ｒ ｔｐ ｅ ｅ ｔ ａ ｎ ｖ ｌｄｉｅ ｔ ｒｖ ｎ ｐ ｒ ｎ ｎｔ ｔ ａ ｔ： ｖ ｒ ｏ ｈ ｈｏ ｔｏ ｎｇ ｎ ｐｅｍ ｎ ｎ ｇ ｅ ｅ ｅ ａｏ ｓａ ｒ ｓ ｎ ， ｏ ｅ ｒ ｃ —ｄ ｉｅ ｅ ｍａ ｅ
点 之一 。风能是 一 种 技术 比较 成 熟 、 有 开 发利 用 很 前 景的 可再 生能 源之 一 ， 借其 无污 染 、 凭 可循环 利用 等优 点受 到全球 的关 注 。 风力 发 电系统 主要 可 以分 为恒速 恒频 发 电系统 （ Ｓ Ｆ系统 ） ＣＣ 和变速 恒频发 电系统 （ Ｓ Ｆ系统 ） ＶＣ ¨。 恒 速恒频 发 电系统 和变速 恒频 发 电系统 的主要 区别
成本 增加 。在永 磁 直 驱式 风 电系 统 中 ， 机直 接 耦 风 合永磁 电机 转子 ， 需 要齿 轮箱 ， 率 高 ， 不 效 电机 转 速 低 ， 动力矩 大 ， 可减 轻机 组 的重量 和降低 系统 故 起 并 障率 。随着永 磁材 料 性 价 比的不 断 提 高 ， 驱 式永 直
０ 引 言
目前 ， 人类 对 能源 的需 求 Ｅ趋 增 大 ， ｌ 而如 石 油 、
式 ， 有 十分广 阔 的应 用前 景 。 具 本文 以直 驱式永 磁 同步风力 发 电机作 为研究 对 象 ， 用磁 路法 对 电机 进行 了电磁设计 ， 应 采用 有 限元
煤 等传 统能源却 日益枯竭 ， 因此 ， 能源 和可再 生 能 新 源 的开发 和利用 迫 在 眉 睫 ， 为世 界 各 国 的研究 热 成
机主 要 由 转 子 磁 轭 、 永
前， 变速恒 频发 电系统 在 风 电领 域应 用更 为广泛 ， 且 在今 后风 电机组 发展 中将 有较 大的发 展空 间 。变速
恒频 风力 发 电系统 主要 有 双 馈 式 和 直驱 式 两 种 ， 在 双馈 变速恒 频风 力 发 电 系统 中 ， 向变 频 器使 用 增 双 加 了控制难 度 ， 且齿 轮箱 的存在 使 系统故 障率更 高 、