双向斜极永磁同步风力发电机设计

2018-03-09

防爆电机 2018年1期

(江苏中车电机有限公司，湖南株州 412001)

0 引言

永磁风力发电机系统是以永磁发电机和全功率变流器为核心的风力发电系统，风电机组通过全功率变频器和变压器与高压电网相连，变频器将风电机组输出的不停变化交流电压，首先变换成直流，再逆变成电压频率和幅值及相位与电网一致的交流电源电压。由于采用全功率变流技术，低电压穿越能力较强，成为风电市场发展方向。但永磁电机固有齿槽转矩产生的脉振是其中一个缺陷，因此，在电机设计时应采用合理的电磁结构，降低齿槽转矩带来的转矩脉动，既能有效提高发电机效率，又能提高发电机寿命[1]。

由于永磁同步风力发电机定子铁心开槽与转子永磁体相互作用，形成了脉动的电磁转矩，加大了噪音、振动等不利因素。一般采用定子斜槽、转子斜极、分数槽、转子开假槽等结构能有效削弱齿槽效应的影响，提高电机性能。对于大型风力发电机，尤其是直驱及半直驱永磁同步风力发电机，由于体积庞大，采用斜槽会带来工艺操作上的不便，同时斜极方向仅能朝向一个方向，会对发电机带来附加的轴向力，轴向力全部作用在轴承上，严重影响轴承寿命。

本文就永磁同步风力发电机齿槽转矩及轴向力两方面来设计一款双向斜极结构的发电机，并对齿槽转矩及轴向力改善，利用二维有限元分层法分析对比单向斜极、双向斜极与直极结构的永磁同步电动机性能。