發(fā)布時間：2020-03-21 04:47

【摘要】： 將磁懸浮技術應用于傳統(tǒng)的風力發(fā)電機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中,用磁力軸承替換以往的機械軸承,不但可以大幅度的降低轉(zhuǎn)子和軸承間的摩擦力、摩擦力矩,實現(xiàn)風力發(fā)電機的“輕風起動、微風發(fā)電”,擴大風力資源的利用率,提高發(fā)電效率,還可以免除以往軸承使用和維護的高額費用,降低風力發(fā)電成本,這不僅有利于我國風力發(fā)電的普及和風電事業(yè)的發(fā)展,而且對我國實施節(jié)能減排工作起著重要的推動作用。由此,開展磁懸浮風力發(fā)電機轉(zhuǎn)子的研究具有重要的現(xiàn)實意義。 隨著磁懸浮技術的發(fā)展和應用,目前主要分為主動磁懸浮支承、被動磁懸浮支承和混合磁懸浮支承三大懸浮系統(tǒng)。從技術難度、價格成本以及維護困難等方面考慮,在磁懸浮風力發(fā)電機轉(zhuǎn)子中,選用被動磁懸浮支承。針對小型水平軸風力發(fā)電機,研究和設計了一種永磁懸浮風力發(fā)電機轉(zhuǎn)子:徑向方向采用永磁軸承支承,軸向方向靠調(diào)節(jié)徑向永磁軸承內(nèi)外磁環(huán)的軸向偏移來產(chǎn)生一個朝后軸端的軸向力,通過約束主軸軸端的小鋼球來獲得轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定懸浮。 風力發(fā)電機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定性對供電可靠性以及并網(wǎng)穩(wěn)定性有很大影響,由此要求磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)必須具有良好的可靠性和穩(wěn)定性,這就要求永磁軸承具有高的承載力和剛度,由于單對磁環(huán)構成的永磁軸承承載能力有限,本文采用了軸向放置的多環(huán)疊加永磁軸承來提高其徑向承載力和徑向剛度。以高磁性能NdFeB永磁材料N42M獲得最大磁能積的位置(B_d,H_d)為靜態(tài)工作點,采用磁路計算和有限元計算相結(jié)合的方法,對永磁環(huán)的截面尺寸和永磁軸承磁路結(jié)構進行了分析和設計。 在考慮磁環(huán)曲率以及磁化方向的情況下,基于等效磁荷法,建立了單對磁環(huán)和多對磁環(huán)構成的永磁軸承的承載力計算模型,能很好的反映軸向偏移、徑向偏心對承載力的影響。 研究和設計了永磁懸浮風力發(fā)電機的樣機,主要考慮了多環(huán)疊加永磁軸承的安裝以及永磁懸浮轉(zhuǎn)子的調(diào)整實現(xiàn)。最后,以永磁軸承單位體積磁體產(chǎn)生的剛度為目標函數(shù),進行了磁環(huán)高度h和磁環(huán)個數(shù)n的優(yōu)化,并且提出了磁懸浮轉(zhuǎn)子調(diào)整機構優(yōu)化的方案。
【圖文】：

又少”子n傳感器圖1一1主動磁懸浮轉(zhuǎn)子工作原理1.2.2被動磁懸浮轉(zhuǎn)子的工作原理被動磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)結(jié)構形式比較簡單，一般由被支承件、動磁環(huán)和靜磁環(huán)等部分組成，工作原理如圖1一2所示，它是利用永磁體的同極相斥，異極相吸的原理來使被支承件懸浮的。圖1一2中a所示，當轉(zhuǎn)軸上作用了一定的徑向載荷后，動磁環(huán)和靜磁環(huán)間的工作氣隙將發(fā)生變化，最小工作氣隙處的斥力要比最大氣隙處的斥力大，從而使轉(zhuǎn)軸徑向位置發(fā)生變化趨于平衡狀態(tài)。圖1一2中b所示，當轉(zhuǎn)軸上作用一定的軸向載荷后，動磁環(huán)與兩個靜磁環(huán)間的工作氣隙將發(fā)生變化

1.2.2被動磁懸浮轉(zhuǎn)子的工作原理被動磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)結(jié)構形式比較簡單，一般由被支承件、動磁環(huán)和靜磁環(huán)等部分組成，工作原理如圖1一2所示，它是利用永磁體的同極相斥，異極相吸的原理來使被支承件懸浮的。圖1一2中a所示，當轉(zhuǎn)軸上作用了一定的徑向載荷后，動磁環(huán)和靜磁環(huán)間的工作氣隙將發(fā)生變化，最小工作氣隙處的斥力要比最大氣隙處的斥力大，，從而使轉(zhuǎn)軸徑向位置發(fā)生變化趨于平衡狀態(tài)。圖1一2中b所示，當轉(zhuǎn)軸上作用一定的軸向載荷后，動磁環(huán)與兩個靜磁環(huán)間的工作氣隙將發(fā)生變化，工作氣隙小的一邊產(chǎn)生的軸向斥力大，從而使轉(zhuǎn)軸獲得一個穩(wěn)定的軸向位置。動磁環(huán)靜磁環(huán)靜磁環(huán)靜磁環(huán)2a)徑向被動懸浮b)軸向被動懸浮圖1一2被動磁懸浮轉(zhuǎn)子工作原理
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TH133.3

【引證文獻】

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2 沈瀟;白碩瑋;;電機磁懸浮軸承的有限元分析[J];煤礦機械;2011年11期

3 樊江藝;曾勵;張強;;基于軸向電機泵的被動永磁軸承設計與力學分析[J];機械工程與自動化;2012年04期

4 徐媛媛;曾勵;;一種永磁磁懸浮軸向電動泵的設計[J];機械工程與自動化;2012年06期

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3 吳勝兵;基于電流型變流器的小型并網(wǎng)風電系統(tǒng)研究[D];合肥工業(yè)大學;2009年

4 張廣路;垂直軸磁懸浮風力發(fā)電機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)控制研究[D];燕山大學;2010年

5 王念先;小型風力發(fā)電機起動阻力矩及磁懸浮支承的研究[D];武漢理工大學;2010年

6 王偉;磁懸浮轉(zhuǎn)子能量損耗研究[D];武漢理工大學;2012年

7 李良;磁懸浮電主軸噪聲來源分析[D];武漢理工大學;2012年

本文編號：2592780