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直驱永磁同步风力发电机介绍

2012-07-30 16:20
FlappyBird
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  永磁同步发电机由于结构简单、无需励磁绕组、效率高的特点而在中小型风力发电机中应用广泛,随着高性能永磁材料制造工艺的提高,大容量的风力发电系统也倾向于使用永磁同步发电机。永磁风力发电机通常用于变速恒频的风力发电系统中,风力发电机转子由风力机直接拖动,所以转速很低。由于去掉了增速齿轮箱,增加了机组的可靠性和寿命;利用许多高性能的永磁磁钢组成磁极,不像电励磁同步电机那样需要结构复杂、体积庞大的励磁绕组,提高了气隙磁密和功率密度,在同功率等级下,减小了电机体积。

  永磁同步发电机从结构上分有外转子和内转子之分。

  对于典型的外转子永磁同步发电机结构,外转子内圆上有高磁能积永磁材料拼贴而成的磁极,内定子嵌有三相绕组。外转子设计,使得能有更多的空间安置永磁磁极,同时转子旋转时的离心力,使得磁极的固定更加牢固。

  由于转子直接暴露在外部,所以转子的冷却条件较好。外转子存在的问题是主要发热部件定子的冷却和大尺寸电机的运输问题。

  内转子永磁同步发电机内部为带有永磁磁极、随风力机旋转的转子,外部为定子铁心。除具有通常永磁电机所具有的优点外,内转子永磁同步电机能够利用机座外的自然风条件,使定子铁心和绕组的冷却条件得到了有效改善,转子转动带来的气流对定子也有一定的冷却作用。另外,电机的外径如果大于4m,往往会给运输带来一些困难。很多风电场都是设计在偏远的地区,从电机出厂到安装地,很可能会经过一些桥梁和涵洞,如果电机外径太大,往往就不能顺利通过。内转子结构降低了电机的尺寸,往往给运输带来了方便。

  内转子永磁同步发电机中,常见有四种形式的转子磁路,分别为径向式、切向式、和轴向式。相对其它转子磁路结构而言,径向磁化结构因为磁极直接面对气隙,具有小的漏磁系数,且其磁轭为一整块导磁体,工艺实现方便;而且径向磁化结构中,气隙磁感应强度接近永磁体的工作点磁感应强度,虽然没有切向结构那么大的气隙磁密,但也不会太低,所以径向结构具有明显的优越性,也是大型风力发电机设计中应用较多的转子磁路结构。

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