双转子永磁风力发电机热管理技术研究

随着化石燃料的日益枯竭和全球环境的不断的恶化，风力发电作为一种可再生的绿色能源技术，越来越受到人们的重视。双转子永磁同步风力发电机作为一种新型结构的风力发电机，与一般单转子风力发电机相比，能够提高其功率密度和效率，节约发电机的有效材料与制造成本，近些年来成为了各大研究机构的研究热点，具有广阔的发展前景。 但是随着发电机的功率和体积的不断加大，双转子结构的缺陷就显现出来。双转子结构的主要缺陷有两点：其一，由于双转子电机的结构的紧凑和较大的功率密度，使其电机的冷却变得异常困难；其二，由于双转子结构的复杂，电机的定转子固定为另一难点。本文将主要针对双转子电机的冷却系统设计与热计算进行分析研究，具体分析设计如下： 首先，通过对电机学、流体力学、传热学等学科进行学习，研究电机的温度场分布，其中重点对轴向通风冷却系统电机稳态温升进行详细的分析和计算。形成了一种等效热网络法计算轴向通风冷却电机温升计算方法，并编写了计算程序，即通过离散网格，使参数集中话，列写各部分节点方程，从而解出各部分节点温度，计算中的各部分散热系数通过经验公式获取。 其次，通过对一台采用内部轴向通风冷却永磁半直驱永磁风力发电机样机进行热网络计算和有限元分析，来确保所总结出的热网络计算方法的可靠性。 最后，本文对1.5MW双转子永磁风力发电机的两种结构，即采用一套绕组结构与两套绕组结构分别进行冷却系统设计，并对电机进行热计算，如发现电机过热点，通过改善冷却电机结构或优化电机电磁设计，来完成对电机的合理设计。通过对所设计电机的较准确温升计算来优化电机设计，这样会给电机的研制和改进都带来方便。