直驱式风力发电机主轴混合磁悬浮轴承基础理论研究

发展风电是我国能源战略的需要，无齿轮箱的直驱式风力发电机成为风电发展主要趋势之一，但其主轴机械轴承的磨损会严重影响发电机的可靠性和使用寿命。磁悬浮轴承具有无接触、无摩擦、无磨损、无需润滑、寿命长等特点，用混合磁悬浮轴承作为直驱式风力发电机的主轴轴承可消除磨损，提高发电机的可靠性和使用寿命。由于发电机转子结构尺寸大，拟采用的磁悬浮轴承气隙大，导致常规磁悬浮轴承设计理论中磁场均匀、无漏磁等基本假设不成立，需要建立新的设计理论与方法。本项目拟通过理论与实验相结合的方法，研究大气隙混合磁悬浮轴承载荷特性、轴承磁场分布规律、大气隙混合磁悬浮轴承转子系统机电耦合动力学、磁悬浮轴承控制规律及算法，旨在建立风力发电机的大气隙混合磁悬浮轴承转子系统的机电耦合动力学模型，提出设计理论与方法，掌握自主知识产权的风电轴承核心技术，为直驱式风力发电机中混合磁悬浮轴承的应用奠定理论基础。

发展风电是我国能源战略的需要，无齿轮箱的直驱式风力发电机成为风电发展主要趋势之一，但其主轴机械轴承的磨损会严重影响发电机的可靠性和使用寿命。磁悬浮轴承具有无接触、无摩擦、无磨损、无需润滑、寿命长等特点，用混合磁悬浮轴承作为直驱式风力发电机的主轴轴承可消除磨损，提高发电机的可靠性和使用寿命。由于发电机转子结构尺寸大，拟采用的磁悬浮轴承气隙大，导致常规磁悬浮轴承设计理论中磁场均匀、无漏磁等基本假设不成立，需要建立新的设计理论与方法。本项目通过理论与实验相结合的方法，建立了风力发电机主轴载荷模型、设计并研制了大气隙混合磁悬浮轴承实验装置、建立了磁场分布理论模型、建立了基于漏磁的大气隙混合磁悬浮轴承承载力模型、找到了电磁磁场与永磁磁场的耦合规律、设计并研制了大气隙混合磁悬浮轴承性能测试实验装置、建立了大气隙混合磁悬浮轴承机电耦合动力学模型、并最终提出了直驱式风力发电机大气隙混合磁悬浮轴承的设计理论与方法，达到了既定目标，为掌握自主知识产权的风电轴承核心技术，以及直驱式风力发电机中混合磁悬浮轴承的应用奠定了理论基础。