李争 杜磊 杨凯 刘令旗 董维超

摘 要：为了提高风能利用率，解决现有开关磁阻发电机转子旋转的单一性问题，提出一种新型可偏转双定子开关磁阻式风力发电机。首先，基于电磁-固体力学模块，建立定子结构磁固耦合数值模型，对电磁场、磁通密度、磁致伸缩密度进行了理论分析。其次，采用有限元平台对发电机进行了直观建模，基于力学理论建立考虑磁致伸缩效应的电磁-固体力学基本方程。最后，通过有限元法对发电机内、外双定子以及转子自转、偏转进行磁固耦合仿真，得到应力分布及对应的振动位移。仿真结果表明：磁致伸缩效应下的振动位移属纳米级别且所受应力较小，对发电机运行影响可忽略不计。磁固耦合的分析方法可为分析电机振动、进一步优化发电机参数提供理论参考。

关键词：电磁固体力学;磁固耦合;振动位移;双定子;磁致伸缩效应

中图分类号：TM352;O348.8 文献标志码：A

文章编号：1008-1542（2019）04-0325-08

开关磁阻式风力发电机具有结构简单、启动风速低、输出电能稳定等特性，因此在风力发电领域具有广阔的应用前景和较高的研究价值。双定子结构的发电机响应快、可高精度定位、过载能力强，在发电机本体结构和外界风速一定的情况下，其工作效率可大大提高。同时，根据以往可偏转多自由度电机[1-5]具有高效、灵活性高等优点，提出了一种可偏转双定子开关磁阻式发电机，其主要特征除了采用转子双侧具有齿槽式结构的转子和双定子进行设计外，还利用转子两侧连接的液压控制台来调节发电机的转向，以适应不同风向，提高风能利用率。……