Применение композиционных материалов в осевом магнитном поле с постоянным магнитом ветротурбины
Синхронный генератор на постоянных магнитах с радиальным магнитным полем, используемый в низкооборотной ветроэнергетической системе с прямым приводом, представляет собой плоский большой диск, имеющий большой внутренний диаметр, большой размер ротора и момент инерции. Это выгодно для подавления колебаний электродвижущей силы, вызванных колебаниями ветра, но также предъявляет более высокие требования к управлению двигателем. Кроме того, синхронные генераторы с постоянными магнитами с прямым приводом, как правило, более высокого качества и экономичны, чем обычные генераторы. Чтобы быть более конкурентоспособными в бизнесе, необходимо оптимизировать стоимость, удельную мощность и эффективность низкоскоростных генераторов большого диаметра.
Хорошо известно, что если число полюсов двигателя достаточно и отношение осевой длины к внешнему диаметру достаточно мало, то двигатель с осевым полем имеет большее преимущество по крутящему моменту и плотности мощности, чем обычный двигатель с радиальным полем. Двигатель с постоянным магнитом с осевым магнитным полем также обладает преимуществами малого момента инерции и хороших условий рассеивания тепла обмотки статора, а также может иметь структуру с несколькими воздушными зазорами с несколькими статорами и несколькими роторами для улучшения выходной мощности. Следовательно, осевой синхронный генератор с постоянными магнитами подходит для применения прямого преобразования энергии ветра.
Основной недостаток машин с осевым потоком связан с изготовлением сердечника статора. Сердечник статора формируют путем наматывания листовой ленты из кремнистой стали и затем выполнения обработки канавок или наматывания листовой ленты из кремнистой стали. Во время обработки канавки возникает проблема короткого замыкания между расслоениями, и когда выполняется расслоение расслоения, существует проблема, заключающаяся в том, что предварительно перфорированные канавки трудно выровнять. Сердечник, изготовленный из прессованного магнитно-мягкого композитного (в дальнейшем называемого sMc) материала, обеспечивает решение вышеуказанной проблемы.
В последнее время улучшения низкочастотных характеристик материалов SMC привели к широкому интересу к проектированию двигателей. Уникальные преимущества sMc материалов и процессов порошковой металлургии состоят в том, что они позволяют легко формировать сложные структуры, преодолевая некоторые недостатки обычного изготовления ламинированного сердечника статора с прорезями. В двигателе с ламинированным сердечником из кремнистого стального листа хорошие магнитные свойства достигаются в плоской магнитной цепи, которая создает двухмерную магнитную цепь, которая ограничивает возможности проектирования. Частицы железа, изолированные в материале sMc, могут создавать изотропные магнитные свойства. Следовательно, в конструкции узла магнитного полюса может быть получена трехмерная магнитная цепь, которая обеспечивает новый метод проектирования для конструктора двигателя.
