[發(fā)明專利]風(fēng)電變槳專用稀土永磁直流伺服電機(jī)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010501152.1
• 申請日: 2010-10-09
• 公開（公告）號: CN102447351A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童小春;趙坤仁;黃海琴;吳川云
• 申請（專利權(quán)）人: 溧陽市宏達(dá)電機(jī)有限公司
• 主分類號: H02K11/00
• 分類號: H02K11/00;H02K1/22;H02K1/17
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 朱戈勝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種風(fēng)電變槳專用稀土永磁直流伺服電機(jī)。

背景技術(shù)

在能源消耗日益增長瀕臨枯竭，環(huán)境污染日漸嚴(yán)重的今天，作為可再生綠色能源的風(fēng)電成為世界各國普遍重視的能源，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也成為各國學(xué)者競相研究的熱點(diǎn)。

目前商用大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般為水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它由風(fēng)輪、增速齒輪箱、發(fā)電機(jī)、偏航裝置、控制系統(tǒng)、塔架等部件組成。其中控制系統(tǒng)包括控制槳距變化的變槳系統(tǒng)。變槳距調(diào)節(jié)能夠按最佳參數(shù)運(yùn)行，額定風(fēng)速以下具有較高的風(fēng)電利用系數(shù)，功率曲線飽滿，額定風(fēng)速以上功率輸出穩(wěn)定，不會造成發(fā)電機(jī)超負(fù)荷，較定距矢速式，整機(jī)受力狀況得到改善，而且年發(fā)電量大，因此逐步替代定槳距調(diào)節(jié)。

全球風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造將出現(xiàn)新的發(fā)展趨勢：風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量持續(xù)增大；變槳距功率可調(diào)節(jié)型機(jī)組發(fā)展迅速；變速恒頻技術(shù)得到快速推廣；無齒輪箱風(fēng)電機(jī)組的市場份額迅速擴(kuò)大；全功率變流技術(shù)興起。就風(fēng)力發(fā)電機(jī)組而言，風(fēng)電的利用率取決于尖速比，即葉片尖的轉(zhuǎn)速與風(fēng)速的比值。因此，提高風(fēng)電利用率的關(guān)鍵是變槳系統(tǒng)。直流調(diào)槳系統(tǒng)和交流調(diào)槳系統(tǒng)是目前最多的變槳系統(tǒng)，由于后者具有高故障率，操作需要交流變換器，雷擊的時候有可能停止變槳，調(diào)槳剎車系統(tǒng)穩(wěn)定性不高等缺點(diǎn)，使得直流調(diào)槳系統(tǒng)逐步替代交流調(diào)槳系統(tǒng)。

但是，國內(nèi)直流變槳系統(tǒng)的伺服電機(jī)多為外國進(jìn)口的串勵式伺服電機(jī)，這種電機(jī)附屬機(jī)構(gòu)多(此電機(jī)要正常運(yùn)行需要有勵磁機(jī)、加熱器等附屬機(jī)構(gòu))，耗能大，效率低。因此，結(jié)合風(fēng)機(jī)國產(chǎn)化目標(biāo)，輕型化、高性能化、高效節(jié)能的變槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)專用稀土永磁直流伺服電機(jī)是目前研究開發(fā)的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提出一種風(fēng)電變槳專用稀土永磁直流伺服電機(jī)，具體技術(shù)方案如下：

一種風(fēng)電變槳專用稀土永磁直流伺服電機(jī)，包括殼體，以及殼體內(nèi)設(shè)置的直流電機(jī)本體2、測速電機(jī)本體3和編碼器4；所述直流伺服電機(jī)本體的轉(zhuǎn)子8、測速電機(jī)本體的轉(zhuǎn)子和編碼器4的轉(zhuǎn)軸共軸轉(zhuǎn)動。

所述直流電機(jī)本體的轉(zhuǎn)子8，由鐵芯以及鐵芯上的繞組構(gòu)成，所述直流電機(jī)本體的轉(zhuǎn)子8的長徑比是2.7～4.7，優(yōu)選3.743；

所述直流電機(jī)本體的轉(zhuǎn)子8采用多槽斜槽結(jié)構(gòu)；

所述直流電機(jī)本體2的繞組連接方式是單波繞組方式；

所述直流電機(jī)本體2的氣隙是2mm。

所述直流電機(jī)本體的定子7，其由鋼機(jī)殼和磁鋼疊加構(gòu)成；所述磁鋼制成平行圓弧式。

本發(fā)明還包括溫度傳感器10和風(fēng)機(jī)5；風(fēng)機(jī)5的出風(fēng)口設(shè)在直流電機(jī)本體的制動器9和換向器6所在位置；溫度傳感器10檢測換向器6電刷的溫度，并輸出溫度信號給風(fēng)機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)控制裝置。

本發(fā)明具有以下特點(diǎn)：

1.電樞設(shè)計(jì)成細(xì)長形，選擇較大的長徑比，從而減小了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量。

2.直流電機(jī)本體磁鋼采用耐180℃高溫的稀土永磁釹鐵硼38UH，在磁負(fù)荷較高的前提下，將電負(fù)荷也選取的較大，以充分發(fā)揮稀土永磁體性能優(yōu)異的長處，改善了動態(tài)性能。

3.采用徑向磁化方式，磁鋼制成平行圓弧式，造成不均勻氣隙，改善了換向效果；

4.采用多槽斜槽結(jié)構(gòu)，增加元件數(shù)和換向片數(shù)，電樞繞組采用單波繞組，繞組系數(shù)接近1，加大電機(jī)的氣隙，使其達(dá)到2mm，以降低氣隙磁阻不均勻度，減小由此產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動；

5.測速電機(jī)本體磁鋼采用2:17釤鈷；

6.直流電機(jī)本體和測速電機(jī)本體的換向器均采用銀鎳銅材料；

7.軸承使用8325D高低溫潤滑油脂；

8.機(jī)組外面采用新型氯磺化聚乙烯涂料面漆進(jìn)行涂覆，并保證機(jī)組其他材料絕緣等級為F級。

本發(fā)明的達(dá)到的效果如下：

a)機(jī)組轉(zhuǎn)動慣量為22800N.m.s²x10^-6，機(jī)電時間常數(shù)小于15ms；保證系統(tǒng)調(diào)速范圍1∶10000；

b)負(fù)載始動電壓≤0.5V；

c)轉(zhuǎn)矩脈動＜6％；

d)機(jī)組不帶附加裝置情況下，能在-45℃～+65℃環(huán)境下正常工作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，國內(nèi)外利用的直流變槳系統(tǒng)的伺服電機(jī)是直流串勵式電機(jī)，此電機(jī)要正常運(yùn)行需要有勵磁機(jī)、加熱器等附屬機(jī)構(gòu)；而本發(fā)明無上述附屬機(jī)構(gòu)，體積小、效率高、機(jī)電時間常數(shù)小、始動負(fù)載電壓低、工作溫度范圍廣、起動轉(zhuǎn)矩大。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是實(shí)施例中磁鋼的徑向截面示意圖。