小型磁懸浮低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、大規(guī)模發(fā)展風(fēng)力發(fā)電是解決我國(guó)能源和電力短缺最現(xiàn)實(shí)的戰(zhàn)略選擇之一。我國(guó)風(fēng)能豐富區(qū)和較豐富區(qū)只占國(guó)土面積的26％，傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動(dòng)阻力大，啟動(dòng)風(fēng)速3.5m/s，發(fā)電風(fēng)速須達(dá)到4.2m/s，按現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電技術(shù)建立風(fēng)電站需要不低于5m/s的年平均風(fēng)速。對(duì)于74％的風(fēng)能資源不豐富地區(qū)，由于該區(qū)域的年平均風(fēng)速不高、風(fēng)力不大、風(fēng)向不定，致使小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)普遍達(dá)不到額定功率，即使有太陽能電池輔助也難以完成額定的發(fā)電任務(wù)。因此開發(fā)更適用于風(fēng)能可利用區(qū)和

2、欠缺區(qū)的小型低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，是擴(kuò)大我國(guó)風(fēng)能有效利用面積的關(guān)鍵。因此，研究掌握自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的小型低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)（葉片技術(shù)、支承技術(shù)以及發(fā)電機(jī)技術(shù)），對(duì)于開發(fā)國(guó)內(nèi)廣大地區(qū)的低風(fēng)速資源，擴(kuò)大風(fēng)能利用效率具有重要意義。 本文研究了小型磁懸浮低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片設(shè)計(jì)技術(shù)和磁懸浮支承技術(shù)，提出將磁懸浮支承技術(shù)應(yīng)用于小型低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，著眼于提高風(fēng)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換效率與降低能量傳遞過程中的機(jī)械損耗。葉片設(shè)計(jì)使得葉片能

3、輕快的旋轉(zhuǎn)；磁懸浮支承技術(shù)能夠減小甚至消除小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸承與轉(zhuǎn)軸間的摩擦力矩，從而降低小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)風(fēng)速。 本文基于貝茨理論對(duì)500W小型磁懸浮低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片進(jìn)行了設(shè)計(jì)，得出葉片的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)；分析了風(fēng)輪葉片在轉(zhuǎn)動(dòng)中所承受的力及作用在風(fēng)輪軸的力，然后在Solidworks軟件中建立小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的三維模型，將其導(dǎo)入有限元軟件ANSYS中進(jìn)行模態(tài)分析，計(jì)算出葉片的前五階固有頻率和振型，并進(jìn)行了分析。 小

4、型低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)支承技術(shù)就是要尋求一種能降低或消除小風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸承與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦，從而實(shí)現(xiàn)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)低風(fēng)速啟動(dòng)的支承方式。磁懸浮支承是利用磁力將轉(zhuǎn)子懸浮起來，它與普通軸承支承相比，具有無機(jī)械接觸、無摩擦、無磨損、無需潤(rùn)滑、長(zhǎng)壽命等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。本文將磁懸浮技術(shù)應(yīng)用到了小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，采用了一種機(jī)械軸承和永磁軸承混合支承的結(jié)構(gòu)形式。本文設(shè)計(jì)了軸向疊加、軸向充磁的永磁軸承；對(duì)小型磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)的局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)；并對(duì)所設(shè)計(jì)的磁環(huán)的