"Konstrukcja wysokoobrotowego wirnika" zmniejsza wagę turbiny wiatrowej o około 30%
Firma Hitachi, Ltd. opracowała kompaktową i lekką technologię dla generatorów z magnesami trwałymi do generowania energii wiatrowej o mocy 2000 kW. Tym razem opracowano wysoko chłodzącą strukturę wirnika, a chłodzący rowek wentylacyjny został zarezerwowany na wirniku generatora, aby skutecznie ochłodzić magnesy trwałe znajdujące się w wirniku. Opracowano także techniki projektowania generatorów, aby zoptymalizować rozmiar układu magnesów i otworów wentylacyjnych, wykorzystując analizę pola elektromagnetycznego, analizę naprężeń i analizę płynu termicznego, aby zapewnić równowagę między wytrzymałością elektryczną i mechaniczną. Wraz ze wzrostem mocy wyjściowej generatora magnesu stałego, zwiększa się również średnica wirnika, co powoduje wzrost siły odśrodkowej. W związku z tym istnieje potrzeba zapewnienia konstrukcji, w której charakterystyka elektryczna jest zrównoważona wytrzymałością mechaniczną. Zwiększając wydajność chłodzenia, można uzyskać pakiet o większej gęstości, co skutkuje mniejszym rozmiarem i mniejszą wagą.
Firma Hitachi, Ltd. wykorzystała tę technologię do produkcji generatora magnesów trwałych o mocy 2000 kW. W porównaniu z generatorami indukcyjnymi typu nawijanego do generowania energii wiatrowej (klasa 2000 kW), wydajność wytwarzania energii (97% lub więcej) jest taka sama, ale waga jest zmniejszona o około 30%. Obecnie turbiny wiatrowe używają głównie generatorów indukcyjnych typu rany.
Struktura chłodzącego wirnika jest konstrukcją, w której pomiędzy biegunami magnetycznymi bieguna N i biegunem S magnesu stałego zapewniony jest chłodzący rowek wentylacyjny w celu zwiększenia ilości powietrza chłodzącego. Ponieważ powietrze chłodzące może być odpowiednio przesyłane do wnętrza generatora, magnesy trwałe umieszczone w wirniku mogą być skutecznie chłodzone. Ponadto, rowek wentylacyjny może zmniejszać linie magnetyczne siły dla zwiększenia wytwarzania ciepła magnesu stałego (utrata magnesu), i jest bardziej korzystny dla uzyskania małych rozmiarów, lekkości i wysokiej wydajności generatora.
