城郊垂直风标式风力发电机永磁同步发电机设计说明任务来源及设计依据任务来源企业来源以可持续发展为国策的今天，风能——这一清洁无污染能源的利用已越来越受到人们的关注我国，特别是沿海等风带的风力发电更是发展迅猛。但城郊等低高度低风速的风能应用尚不普及。怎样充分利用这一往往被人忽视的洁净能源已变得越发重要。由于社会目前市场经济发展，城市化的推广，城市、城郊的广告、公共设施晚间灯箱指示越来越多，相应带电电线也就容易造成星罗棋布，造成不安全隐患。若应用低风速小功率风力发电蓄电供电，也就可消除不少不安全因素，同时又可以节约能源。目前社会已开始普及了风光互补路灯，但目前社会上的风力发电实际检测均在风速3米才能启动，因此低风速微风的利用至关重要。如上海地区正常情况下，风速2.3米/秒的较多，因而也就造成了目前不少风光互补路灯风力发电时间短，且不能充分利用低速风能。所以，设计出一台能进行低转速发电的发电机显得尤为重要并且考虑到低转速这一特点,再加上避免有刷直流发电机需经常更换碳刷，无刷成本过高等这些缺点，以低速情况下励磁好、无需励磁系统、结构简单的永磁同步发电机为该风力发电机的发电核心部分。设计依据1）陈世坤，《电机设计》，机械工业出版社，2007，第二版2）唐仁远等，《现代永磁电机理论与设计》，机械工业出版社，2008，第一版3）王季秩等，《电机实用技术》，上海科学技术出版社，1997，第一版4）黄国治等，《中小旋转电机设计手册》，中国电力出版社，2007，第一版5）李秀英，《Y3系列三相异步电动机技术设计说明（初稿）》，20026）佳木斯防爆电机研究所，《YZR3系列起重及冶金用绕线转子三相异步电动机技术设计说明书》，20047）Y、Y2、Y3系列三相异步电动机设计的技术数据及成熟数据冷轧钢片材质的选择国内基本系列Y、Y2系列电机所选用的导磁材料为热轧DR510-50，在中小型电机H63～355机座号范围内均用该牌号。国内生产的冷轧硅钢片规格品种较多，根据磁感铁损、价格可大致分为：（1）低磁感、损耗，高价格;(2)高磁感、损耗，低价格。如何选择合适的冷轧硅钢片替代热轧DR510-50，使发电机达到较好的工作性能与经济性，是首先需考虑的问题。参照Y2系列电机各种损耗分布情况，及设计计算时的损耗计算，得出小功率电机及发电机的定转子铜耗占电机总损耗的绝大部分，铁耗较少;大功率则相反。故在选择冷轧硅钢片的牌号时，可选择稍低牌号的硅钢片，由于磁感较高，减少激磁电流，有利于增加定子和转子绕组用料，达到减少定转子铜耗的目的。根据Y3系列电机的损耗实验所得出的4种牌号的试制数据（如下所示）：牌号磁感（T）铁耗（w/kg）1B50≧1.67P15/50≦4.52B50≧1.68P15/50≦5.03B50≧1.70P15/50≦5.54B50≧1.70P15/50≦6.0不同牌号硅钢片试制数据规格效率（%）功率因数铜耗（W）铁耗（W）牌号90L-282.520.863185.274.9390L-282.910.862184.678.34132M-487.970.851419.5235.32132M-487.520.862414.6279.63180L-690.710.8325605.3433.72180L-690.550.8433586.2487.83由此可以得出小功率的电机与发电机应选用牌号3、4为导磁材料;大功率则用1、2。考虑到价格因素，决定本次设计采用牌号4（B50≧1.70T，P15/50≦6.0w/kg）。电磁部分说明（B级绝缘）永磁材料的选择永磁发电机的性能、设计制造特点和应用范围都与永磁材料的性能密切相关。诸如铝镍钴、铁氧体、稀土、粘结永磁材料，它们性能差异较大，如何根据设计要求选择合适的永磁材料，就必须了解各种永磁材料的特点。由于在低转速情况下能进行工作，故永磁材料需选择具有高剩余磁感应强度、磁感应矫顽力及很高的磁能积的永磁材料。稀土钴永磁材料就是这种具有上述特质的永磁材料，并且退磁曲线基本上是一条直线，回复线基本上与退磁曲线重合，抗去磁能力强，其拥有最好的磁稳定性。考虑到工作环境为户外，相对同样有较高磁能积的钕铁硼材料的易锈蚀，它有更好，更广的环境应用范围。其缺点就是价格较为昂贵。所以，本次设计选用稀土钴永磁材料，牌号为XGS-200（参数参照设计计算附录）。2.导电材料的选择电磁线采用QZ-2/130——130级厚漆膜聚酯漆包铜圆线（GB6109.7-1990）。一根并绕，绝缘后直径为∅1.12，截面积ACu=0.8825mm2。温升限制B级绝缘为80K槽绝缘槽绝缘采用复合绝缘材料DMD最小厚度0.18mm。槽楔槽楔采用3240#环氧酚醛层压玻璃