：1001-3997（2010）06-0109-03磁悬浮风力发电机转子系统的研究肖林京李鹏高峰（山东科技大学机械电子工程学院，青岛266510）ResearchofmagneticsuspendingwindpowergeneratorrotorsystemXIAOLin-激ng，LIPeng，GAOFeng（CollegeofMechanicalandEletronicEngineeringofShanDongUniversityofScienceandTechnology，Qingdao266510，China）【摘要】针对传统机械轴承支撑的风力发电机起动阻力和起动风速大的问题，设计了一种磁悬浮转子系统，径向和轴向均采用主动磁悬浮轴承支撑，有效地降低了风力发电机的摩擦功耗。通过分析风力发电机所受主要载荷确定了磁轴承承载力的大小，完成了磁悬浮轴承及其相关部件的各项结构和安装设计，为控制系统的研究奠定了基础。关键词：风力发电机；磁悬浮轴承；承载力；保护轴承【Abstract】Fortheproblemoflargestartingresistanceandthresholdvelocityofwindpowergenera－torusingconventionalmechanicalbearings，arotorsystemofmagneticsuspendingwindpowergeneratorisdesigned，whichissupportedwithactivemagneticbearingsbothinradialandaxialdirection，whichre－ducesthefrictionpowerlossofwindpowergeneratoreffectively.Bearingcapacityofmagneticbearingsisdeterminedthroughanalyzingtheloadsofwindpowergenerator，everystructureandinstallationtomag－neticbearingsanditsassociatedcomponentsisdesigned，andthefoundationforthestudyofcontrollingsystemisestablished.Keywords：Windpowergenerator；Magneticsuspendingbearing；Bearingcapacity；Catcherbearing*：TH133.31引言文献标识码：A磁轴承支撑，轴向采用轴向推力磁轴承支撑。该转子系统主要包括主轴、发电机转子、保护轴承、位移传感器和主动磁悬浮轴承。系统中发电机选用小型交流永磁风力发电机，其励磁磁钢安装在转子磁轭上，利用永久磁钢来提供发电机所需要的励磁磁通。为了减轻发电机转子的整体质量，可以在转子磁轭上开减轻孔。安装时，各部分需要按照一定的方法进行排列，考虑到轴向磁轴承推力盘重量比较大，因此将其放置在靠近中间的位置，位于后径向磁轴承与发电机转子之间，前径向磁轴承安装在叶轮之后，保护轴承位于两侧的最外端，如图1所示。随着社会的发展，地球上的煤炭、石油等化石燃料正在被迅速消耗，为了应对迟早出现的能源危机，世界各国纷纷探索新型清洁能源出路。风力发电作为一种可再生的清洁能源，受到了世界的广泛关注。根据世界风能协会的统计，预计到2020年，世界风力发电总量将占全球发电能源的12%。但是采用传统机械轴承支撑的风力发电机起动阻力和起动风速大[1]，起动风速在3.5m/s左右，风力发电的效率也比较低。因此本文提出利用磁悬浮轴承代替传统的机械轴承，应用于风力发电机中，其优势主要体现在：（l）可以有效地减少摩擦功耗，降低起动风速，起动风速可降至1.4m/s。（2）平均发电天数可由原来的90天/年提高到210天/年，发电效率也提高15%以上，从而有效地提高发电量。（3）无需润滑、寿命长、可靠性高。磁悬浮轴承依靠磁场力悬浮转子，因此在相对运动表面之间不接触，没有磨损和接触疲劳所带来的寿命问题，也省去了润滑油的使用，避免了对环境造成污染。此外，磁悬浮轴承对极端气候具有很好的适应性[2，3]。2总体结构及转子模型的建立本文研究的磁悬浮风力发电机为小型水平轴式风力发电机，其风轮和发电机直接耦合，结构与传统的风力发电机相似，只是把以往的机械轴承换为主动磁悬浮轴承，径向采用前后两个径向径向磁轴承径向磁轴承径向传感器保护轴承轴向磁轴承发电机径向传感器保护轴承轴向传感器图1磁悬浮转子系统的安装简图磁悬浮转子系统各部件的安装位置确定后，对其进行力学分析，建立力学模型，如图2所示。其中，o′-x′y′z′为与定子固联的绝对坐标系，o-xyz为与转子固联的坐标系，风轮的重量G1=133.6N，风力发电机主轴、发电机转子及轴向磁轴承推力盘的重量G2=25.3N，＊来稿日期：2009-08-15＊基金项目：山东科技大学科学研究“春蕾计划”项目第6期110肖林京等：磁悬浮风力发电机转子系统的研究N1、N2为前、后径向磁轴...