5MW全超导直驱风力发电机概念设计

摘要

对5MW低速全超导风力发电机进行了概念设计,选择了发电机的基本结构和所用超导带材的类型,根据发电机基本技术要求确定了电机的主要尺寸参数,计算了电机超导材料的用量。初步设计完成后,利用有限元分析软件ANSYS对所设计的全超导发电机进行二维场有限元建模。根据有限元计算结果对屏蔽层背部铁心和绕组结构进行调整,同时用ANSYS的内置命令获得发电机励磁绕组和电枢各相绕组组成的电感矩阵。通过逐点施加励磁电流,用有限元法计算得到了电机的空载特性曲线。理论设计和有限元分析结果表明,该空心电枢的结构电机具有功率密度高、电枢电抗小、总谐波含量少、结构紧凑和重量轻等特点,适用于高品质海上风力发电。