[實用新型]一種大功率永磁同步電機的模塊式磁極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920140136.7
• 申請日: 2009-05-06
• 公開（公告）號: CN201490790U
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙祥;張世福;張新麗;崔新維
• 申請（專利權(quán)）人: 新疆金風(fēng)科技股份有限公司
• 主分類號: H02K1/32
• 分類號: H02K1/32;H02K1/27;H02K21/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種大功率永磁同步電機的模塊式磁極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種具有軸向通風(fēng)道的內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

技術(shù)背景

永磁電機具有高效和高功率因數(shù)的特點，對于永磁風(fēng)力發(fā)電機而言，為了降低風(fēng)力發(fā)電的度電成本，風(fēng)電市場加大了對于大功率等級永磁風(fēng)力發(fā)電機的需求。雖然永磁電機具有較高的效率，但隨著永磁發(fā)電機的單機容量變得越來越大，氣隙切向力密度的提高，單位體積的損耗也隨之增大，這將會導(dǎo)致電機各部件的工作溫度相對較高。對于大功率永磁電機的設(shè)計，不僅要求電磁設(shè)計參數(shù)符合設(shè)計要求、結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，而且還要具有良好的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)。由于永磁電機的永磁體對其應(yīng)用場合的相應(yīng)工作溫度特別敏感，較高的工作溫度有可能會導(dǎo)致永磁體磁性能的降低，甚至在惡劣的工作狀況下可能會產(chǎn)生不可逆失磁等狀況，因而在永磁電機的設(shè)計過程中，需要選用合理的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)和可行的工藝生產(chǎn)技術(shù)方案，保障永磁電機的長期穩(wěn)定和安全可靠運行。

隨著永磁電機功率的增大，單個磁體的體積也隨之增大。特別是大功率永磁電機在風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用場合，現(xiàn)場使用環(huán)境相對惡劣，溫升高，發(fā)熱量大，特別是對永磁材料的耐腐蝕、抗熱失磁等要求尤為重要。由于單個磁體體積較大，磁吸力較強，造成磁極裝配困難。硅鋼片在疊壓時存在著不齊度問題，當(dāng)磁體與硅鋼片間有摩擦?xí)r，表面防腐處理的鍍層劃碰幾率增加，一旦表層破壞，將直接影響磁體的性能和電機的使用壽命。

一般來說，大功率永磁電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是由磁體、轉(zhuǎn)子整圓沖片和轉(zhuǎn)子支架等構(gòu)成。目前，對于大功率永磁電機的設(shè)計，基于對永磁體的保護(hù)和電樞反應(yīng)對永磁體性能等影響的考慮，多采用徑向通風(fēng)道、永磁體為內(nèi)置式放置、多段式轉(zhuǎn)子磁體結(jié)構(gòu)。采用整圓沖片作為轉(zhuǎn)子磁極沖片，充磁設(shè)備很難在大的磁極沖片上對所有磁體完成一次性整體充磁。因此，常用磁體的安裝方法為：在磁體安裝前，先對磁體進(jìn)行充磁，然后再裝入轉(zhuǎn)子沖片的磁體槽中，這種帶磁性的磁體安裝過程復(fù)雜，且必須使用可靠和合理的工裝才有可能保證順利完成磁體的安裝。另外，磁體在推入過程中，有可能產(chǎn)生被撞碎或在通風(fēng)道處卡住磁體等問題。因而，此種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)具有安裝工藝的復(fù)雜性和不可逆性，并在電機運行過程中，如果一個磁極出現(xiàn)故障，就要對整個轉(zhuǎn)子磁極進(jìn)行拆卸和更換，給后續(xù)維修工作帶來諸多不便。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型要解決的技術(shù)問題是針對大功率永磁同步電機存在的轉(zhuǎn)子通風(fēng)冷卻問題、磁體防腐以及磁體安裝工藝復(fù)雜、不便于維修和拆卸等問題，提出了一種大功率永磁同步電機的模塊式磁極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及安裝方法。

本實用新型提出的技術(shù)方案是：一種大功率永磁同步電機的模塊式磁極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括模塊式磁極、轉(zhuǎn)子支架和轉(zhuǎn)軸，其中模塊式磁極包括磁極鐵心、永磁體、永磁體槽和極靴。磁極鐵心由凸形磁極沖片疊壓而成，永磁體位于永磁體槽內(nèi)，永磁體外有極靴保護(hù)。轉(zhuǎn)子支架的外圓有固定槽，固定槽呈縱向并沿圓周均勻分布排列在轉(zhuǎn)子支架上。轉(zhuǎn)子的每個模塊式磁極為一個單獨整體，安裝于轉(zhuǎn)子支架的固定槽內(nèi)，磁極之間的間隙為軸向通風(fēng)道，斜楔位于磁極沖片與轉(zhuǎn)子支架固定槽內(nèi)，極靴面向氣隙的結(jié)構(gòu)是優(yōu)化的弧形結(jié)構(gòu)。模塊式磁極與轉(zhuǎn)子支架之間的連接使用的固定槽可為鴿尾槽或T型槽。

安裝時：首先，將凸形磁極沖片疊壓成磁極鐵心，再沿縱向?qū)?永)磁體裝入(永)磁體槽中，通過真空浸漆或注膠的方法對(永)磁體的安裝間隙進(jìn)行填充，從而將永磁體鎖定到相應(yīng)位置；然后，對整個模塊式磁極進(jìn)行充磁；之后，采用導(dǎo)入及壓裝工裝將模塊式磁極導(dǎo)入轉(zhuǎn)子支架的固定槽內(nèi)，并在相鄰兩磁極間的間隙打入斜楔，從而把轉(zhuǎn)子支架和模塊式磁極固定成一個統(tǒng)一的整體。

本實用新型的有益效果在于：

第一，利用了凸極同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁極的結(jié)構(gòu)特點，使得每兩磁極之間的間隙形成軸向通風(fēng)道。軸向通風(fēng)道在阻止漏磁通作用的同時，并起到通風(fēng)冷卻的效果從而取代了常規(guī)大功率永磁電機的徑向通風(fēng)道和多段式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，簡化了電機的磁極結(jié)構(gòu)。

第二，模塊式磁極的極靴面向氣隙的結(jié)構(gòu)為弧形，優(yōu)化的極靴結(jié)構(gòu)使氣隙磁密波形盡可能成正弦形分布，有利于減小電機的轉(zhuǎn)矩脈動和諧波。

第三，采用此種模塊式磁極結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)先對無磁性磁體進(jìn)行安裝，然后對整個模塊式磁極進(jìn)行充磁。由于磁極鐵心硅鋼片存在毛刺和疊壓時的沖片不齊度，采用這種安裝方法可以盡可能地縮短永磁體在磁體槽內(nèi)與硅鋼片之間的摩擦，減小對磁體鍍層的破壞，從而增加永磁體的抗腐蝕性能。

第四，加工制造工藝可以實現(xiàn)簡單方便組裝，宜于大批量生產(chǎn)，特別適用于大功率永磁同步電機的制造。

下面結(jié)合附圖對最佳實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

附圖說明