切向式结构是把永磁体镶嵌在转子铁心中间固定在隔磁套上,隔磁套由非磁性材料制成(如铜、不锈钢、工程材料等),用来隔断永磁体与转子的漏磁通路,减少漏磁。从图3(b)可以看出,该结构使永磁体起并联作用,即永磁体有两个截面对气隙提供每极磁通,使发电机的气隙磁密较高,在多极情况下效果更好,而且该结构对永磁体宽度的限制不是很大,极数较多时,可摆放足够多的永磁体。
所设计的发电机转速较低,需较多的极数以减少体积和满足频率要求,所以选用切向式结构。
3.3极对数选择
在永磁电机中,根据永磁体的体积的计算公式[4]
可以看出,增大频率可以减少需要的永磁体体积,又从f=pn/60知道,在转速n一定时,频率?f和极对数p成正比。因此,在设计发电机时应尽量增加p,同时,根据技术条件要求,风力发电机的频率应不低于20Hz,这也要求低速风力发电机具有较多的极数,但是,极数过多也会受电机尺寸及加工工艺的限制,尤其是切向式结构的转子。因此,在设计时我们取p=8。
4试验
因为该风力发电机的额定转速仅为150r/min,试验时采用直流电动机降低转速来直接拖动永磁风力发电机,直流电动机的额定功率按下式确定
式中PDN——直流电动机的额定功率
nDN——直流电动机的额定转速
PFN——风力发电机的额定功率
nFN——风力发电机的额定转速
η——风力发电机的设计效率
该发电机性能参数的实测及设计值如表2所示。
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