基本信息
- 项目名称：
- 无铁芯永磁直驱风力发电机
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 利用ansoft仿真软件的maxwell平台，优化了传统永磁直驱风力发电机的极数、磁钢宽度和厚度；在相同情况下，对定、转子均为导磁材料，定、转子均为非导磁材料，定子为非导磁材料转子为导磁材料的三种电机以及加入Halbach列后的新型无铁心永磁电机进行了建模和仿真。结果表明：加入Halbach列后的新型无铁心永磁电机是一种重量较轻、气隙磁密相对较高的电机。最后利用瞬态场仿真验证了电机的动态性能。
- 详细介绍：
- 风力发电是人类利用风能解决能源紧缺和环境污染问题的重要途径，风力发电机是风力发电系统的核心能量转换部件。目前，风力发电机的类型主要有笼型异步发电机、异步双馈发电机和永磁同步发电机。笼型异步发电机和异步双馈发电机技术相对成熟，但变换装置复杂，因此，低速直驱、高效率、高可靠性的永磁直驱风力发电机是风力发电机的发展趋势。永磁直驱风力发电机有很多优点，但定转子之间的电磁吸力和齿槽转矩大，...(查看更多)
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品发明目的：常见的发电机由于存在齿轮箱，双馈异步电机还存在碳刷和滑环，使得系统成本高，可靠性差，维护量大，而且噪音比较严重。直驱无刷永磁同步发电机因为具有变速运行、变桨调节、低转速、高效率、高功率因数等特点，已成为研究开发的热点之一。但其体积重量比较大，定转子之间存在巨大电磁吸力使得安装比较困难。现有技术中也有无铁芯的永磁同步风力发电机，其气隙磁密不高，功率密度比较低。本项目组...(查看更多)
科学性、先进性
- 现有技术中的永磁风力发电机大部分有铁心，就使得电机的重量较大，铁心的使用使得电机中存在铁芯损耗和齿槽转矩以及齿槽转矩所带来的起动阻力矩；而现有技术中的无铁芯永磁风力发电机的气隙磁密较低，而使得电机的功率密度较小。本项目的无铁芯永磁直驱风力发电机通过采用Halbach列，而使得气隙磁密大为提高，并且使得气隙中磁场呈正弦分布，从而可以达到省去定子铁心的效果，并且提高了能量的转换效率，...(查看更多)
获奖情况及鉴定结果
- 2009年3月，获得上海市教委的“大学生创新活动计划项目”的1万元资助，学校配套1万元（项目号：10SCX14）。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 技术转让
作品可展示的形式
- 实物、产品图纸现场演示图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势：（1）通过采用Halbach阵列磁钢，气隙磁密大为提高，并且使气隙中磁场呈正弦分布，从而可以达到省去定子铁芯的效果；（2）用非导磁材料制作定子本体，使定子采用无铁芯结构，降低了电机的重量；消除了铁芯损耗和齿槽转矩以及齿槽效应所带来的起动阻力矩，提高了风能利用率。适应范围：风力发电厂推广前景：无铁心永磁直驱风力发电机定子不存在齿槽结构，可以有效的消除传统永磁电机低速...(查看更多)
同类课题研究水平概述
- 内转子径向结构永磁直驱风力发电机的气隙磁密相对较小，且转子的可靠性较差；外转子径向结构永磁直驱风力发电机存在定子冷却和安装运输方面的问题。英国学者E.Spooner的具有辅助磁极的永磁直驱风力发电机为切向结构和径向结构的组合，减小了转轴侧永磁体的漏磁，提高了气隙磁密。但电机结构复杂，铁心损耗严重。芬兰学者L.Soderlund和法国学者Darins.Vizreanu的轴向磁通永磁...(查看更多)
