速永磁电机的研究还只在酝酿之中,没有成熟的设计方法,因此对直接驱动式低速永磁风力发电机的研究,并尽快转化为商品,形成具有我国自主知识产权的近代风力发电技术和产业,是非常必要的,也是可行的。
由于直接驭动,要求超低速发电机,故其是多极的,大体积的,因此它的起动阻力矩大,风能利用程度低。起动阻力矩是由永磁电机中齿槽效应的影响,使得发电机在起动时引起的磁阻力矩。因此,从电机理论上讲,降低齿槽效应所引起的阻力矩的方法,主要有采用定子斜槽、转子斜极以及定子分数槽绕组,采用分数槽绕组是降低阻转矩最有效的办法洲,这样也可以减小定子外径尺寸,缩小永磁风力发电机的体积。
永磁材料的技术性能与退磁曲线的形状,对电机的性能、外形尺寸、运行可靠性等有很大的影响,是设计与制造永磁电机时需要考虑的十分重要的参数。对于不同的情况,不同的场合,应采用不同的结构形式和永磁材料。合理地选择磁钢厚度及磁性材料,对电机的技术指标和经济效益有直接关系。由文献「18]可以看出,当电枢铁芯及气隙尺寸一定时,可用增加磁钢厚度的方法来提高场强,但当磁钢厚度达到一定值后,再继续增加,对场强的贡献甚微。
同时稀土永磁材料的抗拉强度很低,如果转子结构上无防护措施,当发电机转子直径较大时,转子表面所承受的离心力将使永磁体出现损坏,所以一般在发电机转子外表面加一个套环,通过套环把永磁体和软体极靴都固定在相应的位置。 输出功率与转速的关系是一般发电机不要求的,而对于直接驱动永磁风力发电机是重要的。因为直接驱动,风力机对发电机要求在低风速时能够发电,而在额定风速以上输出特性应尽量软一些。因此设计发电机时应尽量使磁路饱和些,不致因风力机的经常超速,而发电机输出功率急骤上升,造成对系统的过大冲击和发电机的过热,从而发生设备损坏「10]。