[發明專利]采用周向整體混合永磁轉子的高速永磁發電機

在審

• 申請號: 201810196616.9
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108322005A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 張鳳閣;金石;劉光偉;戴睿;王皓;羅皓
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H02K21/14
• 分類號: H02K21/14;H02K1/27;H02K3/28;H02K1/16;H02K9/10;B32B9/04;B32B17/06;B32B27/06;B32B27/18;B32B33/00;B32B1/08;B32B9/00;B32B17/02
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 周智博;宋鐵軍

一種采用周向整體混合永磁轉子的高速永磁發電機，其特征在于：該電動機包括機殼（1）、定子以及混合永磁材料分層綁扎結構的轉子，定子和轉子均設置在機殼（1）內，該種周向整體混合永磁結構轉子外單元層添加的導電永磁材料磁粉可對高頻電磁波產生屏蔽，降低內單元層混合永磁材料磁粉高頻渦流損耗。該種結構能夠有效減小電機轉子內的熱源，從根源上解決高速電機轉子過熱問題。同時該種結構保證了電機轉子的均勻性、整體性和一致性，可以從機械上解決永磁體在高速旋轉情況下受較大的拉應力而發生破碎的問題。

技術領域

本發明涉及一種轉子采用周向整體混合永磁轉子的高速永磁發電機。屬于電機領域問題。

背景技術

高速永磁同步發電機由于功率密度大，轉速高，電機體積遠小于相同輸出功率的中低轉速電機，因此可以有效地節省材料；高速電機的尺寸小使得它有較小的轉動慣量，具有較快的動態響應能力；又因高速電機可與原動機直接相連，省去了傳統的機械變速裝置，因而可以提高傳統系統的效率，降低噪音。尤其是永磁發電機擁有力能密度高、結構簡單、無勵磁損耗和效率高等優點，特別適合用作中、小型高速電機。隨著工業電氣化的進程，用高速電機取代原來的柴油發動機作為動力源具有很多顯著的優點，如提高了能源的使用效率，降低了環境的噪聲等，高速永磁發電機的研究與應用符合節能減排的經濟發展需要，目前已成為國際電工領域的研究熱點之一，在航空、船舶、混合動力汽車、高速磨床、儲能飛輪以及分布式發電系統中具有廣闊的發展前景。

高速永磁發電機與普通電機相比設計難度較大，高速電機轉速高達每分鐘數萬轉甚至十幾萬轉，圓周速度可達200m/s以上，電機在高速旋轉的情況下，定子鐵心損耗很大，空氣和轉子表面的摩擦會給電機帶來很大的損耗，同時對于高速永磁電機來說，轉子永磁體的渦流損耗非常大，然而電機的轉子散熱困難，會造成電機轉子的溫升過高，而永磁體在溫度過高的情況下會發生不可逆退磁，給電機造成嚴重危害，因此減小電機轉子的損耗成為高速永磁電機設計的核心問題之一。對于高速永磁電機來說，轉子強度問題更為突出，因為永磁體不能承受高速旋轉產生的拉應力而必須對永磁體采取保護措施。

發明內容

發明目的：本發明提供一種轉子采用周向整體混合永磁轉子的高速永磁發電機，其目的是解決以往的高速永磁發電機轉子渦流損耗大、散熱困難造成永磁體不可逆退磁的問題以及在高速旋轉情況下永磁體強度不夠而發生破損而嚴重影響電機的可靠性和運行壽命問題。

技術方案：本發明采用以下技術方案：

一種采用周向整體混合永磁轉子的高速永磁發電機，其特征在于：該電動機包括機殼、定子以及混合永磁材料分層綁扎結構的轉子，定子和轉子均設置在機殼內，定子包括定子鐵心和定子繞組，定子繞組設置在定子鐵心內，轉子軸向穿過定子且轉子與定子之間留有供冷卻氣體通過的軸向內風道，定子兩端的殼體上分別設置有風道入口和風道出口，風道入口通過軸向內風道連通風道出口。以使得轉子冷卻氣體從風道入口經軸向內風道，最后從出口風道出去，完成對轉子的冷卻。

定子鐵心（4）設置有貫通軸向的供孔轉子車穿過的孔，定子繞組（5）設置在定子鐵心（4）的孔壁內。

定子的兩端的兩端還設置有繞組壓板（3）。繞組壓板采用絕緣導熱材料，主要的作用是固定繞組兩端的端部，同時該壓板可以有效的進行繞組端部與定子進行之間的換熱，有利于降低繞組端部的溫升。

轉子包括轉子鐵心（12）、新型混合永磁材料（7）和碳纖維或玻璃絲層（14）；新型混合永磁材料（7）和碳纖維或玻璃絲層（14）采用分層綁扎結構交替設置，轉子鐵心（12）外設置碳纖維或玻璃絲層（14）, 碳纖維或玻璃絲層（14）外設置新型混合永磁材料（7），新型混合永磁材料（7）外繼續設置碳纖維或玻璃絲層（14），以此類推交替設置，然后在最外層外部設置碳纖維。該種新型混合永磁結構即為新型混合永磁材料與碳纖維交替綁扎，無論多少層后都是新型混合永磁材料，然后在最外層添加一層碳纖維