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小功率低速直驱永磁同步风力发电机定子设计

小功率低速直驱永磁同步风力发电机采用蓄电池储能，选取过高的额定输出电压，必须用更多的蓄电池，考虑到整机成本，一般额定输出直流电压不取得很高，小功率直驱永磁同步风力发电机具有低压大电流的特点。例如，本文所研制的永磁同步发电机容量为护身符2 kVA，额定直流电压仅为48 V，这样该电机的额定电流比较大，电钉跟机机的线负荷比较高，电机的铜耗大，约占总损耗的70％左右。

1定子冲片设计

在设计永磁同步发电机定子冲片时，原则上，在保证定子铁心冲片有足够的机械强度及磁通密度允许的前提下，应尽量减小齿宽和轭部高度，增大定子槽面积，增加定子绕组导线面积，减少绕组每相串联匝数，这样就可以降低电机铜耗，提高电机效率。

2定子绕组设计

从电机理沦上讲，采用定子斜槽、转子斜极及分数槽绕组都可以降低永磁同步发电机齿槽转矩引起的阻转矩。但足，考虑到小功率永磁同步发电机的体积小，空间受到限制，如果采用定子斜槽往往对发电机和亚洲地区的投资项目电气性能有所影响；而转子斜极很难从工艺上实现对转子磁钢扭到合理尺寸；所以，综合考虑加工工艺和加工成本后，采用分数槽绕组则成为小功率直驱永磁同步发电机抑制齿槽转矩最为有效的方法。

本文所研制的2kVA直驱永磁同步发电机，采用定转子槽极比为45／14的分数槽绕组来降低齿槽转矩引起的起动阻转矩；同时，为了减小反电势的波形畸变率，采用120°相带双层分布式绕组。

3转子结构设计

3．1转子极对数的选取

为了保证直驱永磁同步发电机输出频率在『F常频率范围内(30～80 Hz)，转子永磁体一般选择极对数较多的形式，本文选取电机转子极对数P=7。

当定子直径确定后，由于转子永磁体磁极数量较多而造成磁极极距较小，尤其足内转子结构，卫星模型永磁体的有效放置空间比外转子结构要小，由于本文研制的属于小功率等级的发电机，选择内转子结构，不仅减小了转轴尺寸，使发电机转轴与风轮机耦合安装方便，同时，增强了风机长时运行的可靠性，并且，励磁磁势完全能满足设计要求。

3．2永磁体励磁方式的选择

永磁同步发电机转子结构通常根据永磁体励磁方式的不同，可分为径向式、切向式、轴向式、混合式，其中径向式和切向式最为常见，如冈2所示。矿井提升机

永磁体采用表贴式，在永磁体外冈设有护环，护环对内产生预紧力，可提高电机运行的可靠性；同时，永磁体磁化方向与气隙磁通轴线一致且离气隙较近，漏磁系数较切向结构同时小；而且，制造工艺相对简单，加工方便。

切向式转子永磁体采用内置式永磁结构，转子外冈无需护环，可靠地同定在转子铁心中；切向式转子磁路结构中，永磁体的磁化方向与气隙磁通轴线接近垂直且离气隙较远，其漏磁系是把塑料助剂超凡量地载附于树脂中而制成的浓缩体；制造塑料制品时数比径向式结构要大；而且切向式转子结构的制造工艺也较为复杂；但这种结构可以起到聚磁效果，提供较大的气隙磁通。

本文所研制的2 kVA直驱永磁同步发电机采用径向式转子结构；并且，在转子铁心中开有通风孔，增强了转子通风散热的效果。