[發明專利]永磁風力發電機永磁轉子磁極結構

有效

• 申請號: 201910090890.2
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109639006B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 郭玉敬;趙凱;丁艷
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 石艷紅

本發明公開了一種永磁風力發電機新型永磁轉子磁極結構，用于永磁嵌入式凸極發電機，包括定子鐵芯、轉子磁極和轉子鐵軛，其特征在于，所述轉子磁極采用鐵軛外邊框呈弧形結構的凸極式磁極結構，轉子磁極內永磁體分成三段，形成U形聚磁結構，在轉子鐵軛上部設置若干磁橋，用于調整磁路、優化電感特性。優點：本發明的獨特的U形結構的永磁體使得永磁體的可調角度更大，聚磁能力優于一般的內置式永磁電機，因此同功率下使用永磁材料少，節約生產成本；本發明的永磁轉子磁極結構的最大輸出功率比傳統的內置式永磁體結構最大輸出功率要大。

技術領域

本發明涉及一種永磁風力發電機永磁轉子磁極結構，屬于永磁電機磁極技術領域。

背景技術

近年來，隨著海上風電場的快速發展，為了降低風電場的維護成本，人們研究開發了高可靠性的發電機。在濕度和鹽霧環境下，內置永磁(IPM)發電機比表面安裝的永磁同步發電機更能保護永磁體。在傳統的設計方案中往往采用“一”字型或V型永磁體非凸極結構，然而采用這類永磁風力發電機結構，存在一些需要解決的問題：由于內置式永磁電機比表貼式永磁電機的漏磁現象更嚴重，在一定程度上同功率電機所采用的永磁材料比表貼式更多，因此制造成本更高；其交軸電感大于直軸電感，使發電機的總電磁輸出功率降低；傳統內置式通風散熱性差，永磁體可能在高溫下遭受不可逆退磁等。為了改善發電機的特性，需要做一些優化工作。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供永磁風力發電機永磁轉子磁極結構。

為解決上述技術問題，本發明提供一種永磁風力發電機永磁轉子磁極結構，用于永磁嵌入式凸極發電機，包括定子鐵芯、轉子磁極和轉子鐵軛，其特征在于，所述轉子磁極采用鐵軛外邊框呈弧形結構的凸極式轉子磁極，轉子磁極內永磁體分成三段，形成U形聚磁結構，在U型聚磁結構上部設置磁橋，用于調整磁路、優化電感特性。

進一步地，所述U形聚磁結構和磁橋安裝于鐵軛外邊框內。

進一步地，所述磁橋設在U形聚磁結構的U形上部。

進一步地，所述鐵軛外邊框通過固定件固定在轉子鐵軛上，鐵軛外邊框兩側為弧形邊框。

進一步地，所述固定件采用螺栓。

進一步地，每段所述永磁體兩端均設有非磁性材料。

本發明所達到的有益效果：

本發明的獨特的U形結構的永磁體使得永磁體的可調角度更大，聚磁能力優于一般的內置式永磁電機，因此同功率下使用永磁材料少，節約生產成本；本發明的永磁轉子磁極結構使得直軸電抗大于交軸電抗，最大輸出功率比傳統的內置式永磁體輸出功率要大；弧形邊框有利于減小漏磁，兩弧形邊框磁極之間形成了通風道，比傳統的內置式永磁磁極的空氣流通性好，從而增強電機散熱性。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明U型結構與傳統V型結構氣隙磁通密度分布圖；

圖3和圖4分別為本發明結構對應的直軸和交軸電感在不同電流下的數值。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。

如圖1所示，一種永磁風力發電機永磁轉子磁極結構，用于永磁嵌入式凸極發電機，包括定子鐵芯(1)、轉子U型磁極(2)、磁橋(4)、轉子極鐵軛邊框(5)、非磁性材料(6)及轉子鐵軛(7)，定子鐵芯(1)上設有定子齒(3)，所述轉子磁極采用鐵軛外邊框呈弧形結構的凸極式轉子磁極，轉子磁極內永磁體分成三段，形成U形聚磁結構，在轉子鐵軛上部設置三段磁橋(4)，用于調整磁路、優化電感特性。

根據公式