Analysis of integral parameters in a single-phase slotless axial-flux machine used in small wind turbines

The design of a ferrite magnet generator with trapezoidal shaped permanent magnets and coils for a wind turbine is studied. Based on the 3-D finite element analysis (FEA), the electromagnetic performances of the two generator prototypes and a simple design modification for one of the axial-flux generator prototypes are analyzed. The best generator is chosen from a range of designs, where the goal is to increase the voltage generated by the 8/8 pole and a single-phase slotless machine. Experimental results from a small size prototype machine validate the 3-D FEA models presented, and hence give confidence in their use for design.

---

W niniejszym artykule omówiono konstrukcje jednofazowych bezżłobkowych generatorów tarczowych o 8 biegunach stojana i wirnika przeznaczonych do małych elektrowni wiatrowych. W badanych generatorach zastosowano magnesy w kształcie trapezoidalnym, a także cewki trapezoidalne. W celu zobrazowania wpływu geometrii na parametry funkcjonalne generatora oraz uzyskanie wyższej wartości napięcia rotacji w uzwojeniu dokonano modyfikacji obwodu magnetycznego jednej z analizowanych konstrukcji. Do obliczeń pola magnetycznego wykorzystano program trójwymiarowy (3D) oparty na metodzie elementów skończonych (MES). Zaprezentowano wyniki obliczeń numerycznych i wybrane wyniki badań laboratoryjnych.