1kW低转速稀土永磁发电机改进设计与试验研究

摘要

本文的选题是内蒙古自治区工业科技攻关项目《新型600～1kW风力发电机的研制开发》中的一部分。研究目的是利用浓缩风能型风力发电机的理论和技术，对前期研究所研制的1kW发电机进行改进设计，研制一种用于风力发电的额定功率1kW的稀土永磁发电机。研制的发电机应具有转速低、效率高、可靠性高的特点。通过对现代永磁电机理论与技术的分析与研究，综合浓缩风能型风力发电机的特点，采用通用的场、路结合的电磁设计方法，结合前期研制发电机的经验，针对前期发电机存在的问题，进行改进设计并试制了两台样机。对其Ⅰ号和Ⅱ号两台试验样机的发电性能进行了实验验证，实验结果表明，两台样机的转速在230rpm时即可达到额定输出功率1kW，比国标要求的280rpm低50rpm，两台样机均满足了低额定转速的设计要求。在65％额定转速下，两台样机经整流后的空载输出电压比额定电压分别高2.1V和0.8V；两台样机的起动阻力矩、效率、温升分别为0.752Nm和1.255Nm、75.05％和74.9％、44K和56.1K，两台样机的起始建压转速低，各项指标均符合国标要求。两台样机在65％～100％额定转速之间的效率大于在额定转速时的效率，因此能够使浓缩风能型风力发电机保持在较高效率下运行，提高了风能的利用率和发电量。此种发电机也可以用于其他类型发电设备中。

目录

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1绪论

1.1国内外风力发电现状

1.2风力发电常用的发电机

1.2.1异步发电机

1.2.1永磁同步发电机

1.3稀土永磁电机的发展现状

1.4课题来源与研究目的和意义

2浓缩风能型风力发电机概述

2.1浓缩风能型风力发电机的结构原理

2.2浓缩风能理论分析

3 1KW低转速稀土永磁发电机的改进设计与方案选择

3.1 1KW低转速稀土永磁发电机的特殊要求及基本设计内容

3.2 1KW低转速稀土永磁发电机的技术要求

3.3定子、转子磁路结构

3.4定子绕组设计

3.5 1KW稀土永磁发电机电磁设计计算流程

4稀土永磁发电机的磁路理论与分析

4.1稀土永磁发电机的等效磁路分析

4.1.1稀土永磁体等效成磁通源或磁动势源

4.1.2外磁路的等效磁路

4.1.3永磁发电机的等效磁路

4.1.4主磁导和漏磁导

4.1.5漏磁系数和空载漏磁系数

4.2等效磁路的解析法

4.2.1等效磁路各参数的标么值

4.2.2等效磁路的解析解

5 1KW稀土永磁发电机永磁材料的选择与试验样机的试制

5.1永磁材料的选择

5.2永磁体的结构设计

5.3定子冲片的设计与分析

5.4试验样机的试制

6低转速稀土永磁发电机的性能试验

6.1主要试验仪器

6.2试验测试系统

6.3试验研究的内容和方法及试验结果的分析

6.3.1不同工作转速下发电机空载电压的测定

6.3.2发电机输出功率和额定转速的测定

6.3.3起动阻力矩的测定

6.3.4效率的测定

6.3.5负载特性曲线的测定

6.3.6温升试验

6.4试验数据分析

6.4.1 Ⅰ、Ⅱ号样机试验数据对比分析

6.4.2 1KW改进电机与原1KW电机对比分析

6.4.3两台样机的主要性能参数设计值与实测值的对比分析

7结论与讨论

7.1结论

7.2讨论

致谢

参考文献

附录

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