风电系统中感应发电机的结构设计研究

作     者：赵永正 

作者单位：青岛大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴新振

授予年度：2015年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：风力发电机 电机结构设计 电机机械计算 二次开发 

摘      要：随着传统化石能源的日益枯竭,人类对可再生能源的需求持续增长。风能作为一种绿色、储量丰富、易利用的能源被广泛开发和利用。风力发电是风能使用的较为便捷的方式,作为风力发电系统的核心部件,感应发电机因其结构简单、成本低廉等优点而被广泛使用。本文介绍了风力发电系统的主要构成、感应发电机的工作原理。在满足技术参数的基础上,对兆瓦级鼠笼转子感应风力发电机进行结构设计与优化,以提高电机的可靠性,并进一步降低成本。根据电机设计任务书规定的电机基本规格和基本技术要求,确定了电机铁芯外径和铁芯长度等电机的主要尺寸。本文根据公式确定了电机气隙长度、并选择了合适定转子槽型和槽配合,介绍了感应发电机结构设计的基本内容、原则和方法,并通过实例讲解定子嵌线、接线方式。本文以转轴挠度为例,通过解析法和有限元法分别分析计算了电机的机械强度。重力、轴伸处的集中应力和单边磁拉力引起的转轴挠度由解析法计算,重力和单边磁拉力所引起的转轴挠度由有限元法分析,其中单边磁拉力以等效压力的形式作用在转轴上部。结果显示,解析法和有限元法所得到的转轴挠度近似相等。用SolidWorks的simulation模块仿真计算了机座的强度,包括其受力情况、位移大小以及安全系数等,并与许用值相比较。结果表明,机座强度符合设计要求。为节省电机结构设计的时间、提高工作效率,本文还探讨了用VB编程语言对SolidWorks进行二次开发。说明了直线绘制、拉伸凸台等函数的用法,并以转子冲片为例介绍了SolidWorks二次开发的原理与一般步骤。