磁悬浮支承技术在风力发电机中的应用
【图文】：
高，一般为3.5m/s，同时，机械接触轴承中不可避免地摩擦降低了风能利用率，磨损的加剧将进一步导致风力机主轴转子的旋转失衡，因此，磁悬浮风力机应运而生。与传统的风力机相比，磁悬浮风力机具有无摩擦、不需润滑、功耗低、噪声孝效率高、运行平稳等优点。本文作者介绍了磁悬浮风力机的原理及其特点，并总结了应用于磁悬浮风力机的磁力轴承以及磁悬浮风力机的结构形式，提出了磁悬浮风力机的发展趋势和研究方向。1磁悬浮风力机的原理和优缺点1.1磁悬浮风力机的原理与传统的风力机相比，磁悬浮风力机采用非接触图1磁悬浮风力机结构图式磁悬浮支承代替了机械支承。一种垂直轴磁悬浮风力机结构如图1。由主轴转子、定子、风轮等部分组成，定子内部安装有辅助支承、径向轴向磁轴承、发电机定子、传感器等，套装在主轴转子上。定子中布置的两个径向磁轴承、轴向磁轴承均对主轴产生电磁力作用，其
邮?与机械轴承相比，磁支承体积、质量较大，需要专门的控制器和外加电源，大都配备辅助支承，结构复杂，占空间大，实现难度大;与机械轴承相比，磁支承刚度较小;磁支承的成本较高。2用于磁悬浮风力机的磁轴承类型用于磁悬浮风力机上的磁悬浮轴承按工作原理可分为被动磁悬浮轴承、主动磁悬浮轴承、混合磁悬浮轴承和超导磁悬浮支承方式。2.1被动磁轴承(PMB)被动磁轴承(永磁轴承)利用磁环间产生的永磁力来悬浮转子，它具有一定的稳定特性，一般没有控制系统。按承载方向的不同，永磁轴承可分为永磁向心(径向)轴承(图2)和永磁推力(止推)轴承(图3);按磁环之间吸、斥力的不同，永磁轴承可分为吸力型永磁轴承和斥力型永磁轴承［3］。图2永磁向心轴承的基本结构图3永磁推力轴承的基本结构磁悬浮风力机主轴对磁支承的承载能力要求较高，而单对磁环承载能力有限，为了提高永磁轴承的悬浮力和刚度，可采用多对磁环叠加结构，叠加方式有径向叠加和轴向叠加两种(图4)。为了适应使用环境及节省空间，可采用集多个方向支承于一体的永磁偏置径向－轴向磁轴承(图5)。图中箭头表示永磁体的磁化方向。图4永磁轴承磁环的叠加图5永磁偏置轴向－径向磁轴承结构图永磁体是永磁轴承的主体，因此永磁轴承的性能主要取决于永磁材料的性能，其性能常用3个指标来表示，，即矫顽力(Hc)、剩余磁感应强度(Br)和最大磁能积(BH)max。目前，应用在永磁悬浮风力机上的永磁合金多为1983年问世于日本的第三代稀土永磁合金号称磁王的钕铁硼(NdFeB)系永磁合金，其(BH)max达到了302.5kJ/m3。现代的NdFeB系永磁合金(BH)max已高达460kJ/m3。2.2主动磁轴承(AMB)主动磁轴承通过主动控制电流大小来调节电磁铁产生的电磁力，将转?
【作者单位】： 南通大学机械工程学院;江苏省风能应用技术工程中心;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(61273151,61004053) 江苏高等学校优秀创新团队项目(2011-20)
【分类号】：TM315
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本文编号：2549512
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