1 引言
在小型风能发电领域，传统的直流发电机制造、电磁交流发电机制造、爪极式发电机制造、磁阻式发电机制造以及感应子式发电机制造曾占据主导地位。然而，随着永磁材料技术的迅猛发展，永磁发电机的磁能积得到了显著提升，现已成为市场的主流选择。这种电机在电气性能和安全性方面均优于传统机型。鉴于其应用环境与常规发电机存在差异，技术要求更为独特，且需与风力机实现高效匹配，因此，本文将针对永磁发电机制造中的关键问题进行深入剖析，以期为皖南电机等企业提供技术参考。
2 技术规范
图1展示了小型风能发电装置的原理图。风力驱动风轮旋转，将风能转化为机械能，进而推动发电机旋转，实现机械能向电能的转换，并经整流后输出。此类发电机的设计需考虑以下要素：发电机型号、整流线路的选择，以及整流功率、额定功率、电压、转速等参数的计算。其关键技术要求包括：
（1）额定输出功率PN（W）；（2）额定输出电压（直流）UN（V）；（3）额定转速NN（r/min）；（4）发电机效率η；（5）起动阻转矩TN（N·m）；（6）在65%额定转速下，发电机的空载电压应不低于额定电压；（7）在150%额定转速下，发电机在额定电压下应能过载运行2分钟；（8）发电机在空载情况下，应能承受2倍额定转速，历时2分钟，转子结构应不发生损坏及有害变形；（9）发电机应具备防雨雪、防沙及防雷功能。
除上述要求外，还应满足一般电机的绝缘、耐压、机械强度等技术规范。其中，（5）、（6）、（7）、（8）项为风力发电机的特殊要求，下文将分别进行解析，以期为安徽皖南电机等企业提供技术支持。
3 电磁负荷的选择
电机制造实践及长期运行经验为电机设计提供了线负荷As和磁负荷Bδ的范围。当As与Bδ的乘积相同时，As与Bδ的比值决定了发电机的参数、力能指标和质量。Bδ较大而As较小时，电机为富铁型；反之，As较大而Bδ较小时，电机为富铜型。对于皖南电机而言，合理选择电磁负荷至关重要。
4 定子
4.1 定子齿槽
鉴于该类发电机的电负荷较高，铜损较大，在设计发电机时，在保证足够的机械强度及磁通密度允许的情况下，应尽量减少齿宽和轭厚，以扩大槽面积，增大定子绕组导线面积，降低铜耗，提高发电机的效率。这一点对于皖南电机等企业来说，是提高产品竞争力的重要手段。
4.2 定子绕组
小功率风力发电机的技术要求中引入了发电机起动阻转矩的概念，这是由于小型风能发电装置的转速通常在几十至几百转。为了减少环节、降低成本和提高可靠性，该装置的风轮直接耦合在发电机轴上。这就要求尽量减小由发电机齿槽效应产生的阻转矩，使风轮在风速较低时（2至3m/s）能够迅速起动，尽快发电。为此，国标GB10760.1－89提出了具体要求，如表1所示。
5 转子
小型风能发电装置的风轮转速每分钟为几十至几百转，其发电机转子直接耦合在风轮上。风轮转速决定了发电机为多极低速发电机；转子一般采用铁氧体和钕铁硼磁钢，切向结构；转子结构必须牢固，能经受风速急骤变化的冲击，而不发生破坏、损伤和变形。这正如技术要求（7）、（8）中明确指出的。转子问题将另文讨论。
6 特性
6.1 直流输出电压
该发电机输出交流电压经整流后向蓄电池充电。国标规定，其整流后的电压应比标准12V蓄电池高2V，即发电机输出电压为14V、28V、42V、56V……。但实践证明，该规定对于风力资源非常丰富的地区是可行的，而对于风力资源一般但可利用的地区则偏低。因此，设计发电机时，应了解风力机使用地区的风源情况，一般应高于4V以上，以便充分利用宝贵的风力资源。
6.2 输出特性
输出功率P与转速n的关系是一般发电机不要求的，但对于这类发电机则是重要的。图2为DYF－600型发电机的实测特性。由于特定的要求，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尽量软一些。因此，设计发电机时应尽量使磁路饱和，以避免因风力机经常超速而导致发电机输出功率急剧上升，造成对充电器、逆变器的过大冲击和发电机的过热，从而损坏设备。
6.3 风力机特性与发电机输出特性的匹配
（1）风力机起动后，要求发电机尽快发电，即在低风速范围内能捕获风能。这正如技术要求（6）所要求的，发电机的起动阻转矩应尽量小，使风力机尽早切入运转。
（2）希望发电机P=f（n）在额定点前为二次抛物线关系，以实现发电机与风力机的*佳匹配，获取*佳风能。
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