[發明專利]一種抗去磁轉子及MW級永磁同步風力發電機

有效

• 申請號: 202011436720.4
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112491177B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 楊凱;徐百川;孫宋君;徐蘊镠;張雅暉;李天樂
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02K1/276
• 分類號: H02K1/276
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 王聰聰

本發明公開了一種抗去磁轉子及MW級永磁同步風力發電機，該抗去磁轉子包括轉子鐵芯以及間隔布置在轉子鐵芯上的多組永磁體；每組永磁體包括呈V字型布置的兩個永磁體磁極，每個永磁體磁極包括第一磁單元、第二磁單元和第三磁單元，第一磁單元、第三磁單元分別位于第二磁單元靠近V字型區域一側的兩個頂角處，且第一磁單元、第三磁單元的矯頑力大于第二磁單元；每個永磁體磁極靠近氣隙與轉軸的端部分別設置有第一空氣磁障，呈V字型布置的兩個永磁體磁極位于轉軸側的第一空氣磁障之間、以及位于氣隙的第一空氣磁障與轉子鐵芯邊緣之間分別具有隔磁橋；本發明使電機在保持基本電磁性能并且抗去磁能力增強的同時成本最低。

技術領域

本發明屬于同步電機技術領域，更具體地，涉及一種抗去磁轉子及具有該轉子的MW級永磁同步風力發電機。

背景技術

近年來，以風能為代表的可再生能源受到廣泛關注，風力發電技術也成為目前最有應用前景的新能源技術之一。發電機作為風力發電系統的核心部件，其結構設計和優化越來越引起重視。

目前風力發電逐步向大型化發展，越來越多的MW級發電機設計投產。大型永磁同步風力發電機維修成本極高，其對故障工況下抗去磁性能要求十分嚴苛。發電機發生短路故障時會產生很大的短路電流導致去磁故障的產生，其中以三相短路最為嚴重，發電機去磁后將在轉子的阻尼繞組、轉子表面、轉子繞組中產生差頻電流，導致轉子產生嚴重過熱現象，危及轉子安全，并且可能產生交變的機械力矩，使機組發生振動，影響發電機的安全。由于風力發電機拆裝困難，運營維護成本高昂，因此永磁同步風力發電機的抗去磁性能須做到萬無一失。此外，現有的MW級風力發電機設計不夠精細，存在一定的成本優化空間。

發明內容

針對現有技術的至少一個缺陷或改進需求，本發明提供了一種抗去磁轉子及MW級永磁同步風力發電機，在保證電機電磁性能不變的前提下，在降低電機成本的同時提高電機的抗去磁能力。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種抗去磁轉子，包括轉子鐵芯以及間隔布置在所述轉子鐵芯上的多組永磁體；

每組所述永磁體包括呈V字型布置的兩個永磁體磁極，每個所述永磁體磁極包括第一磁單元、第二磁單元和第三磁單元，所述第一磁單元、第三磁單元分別位于所述第二磁單元靠近V字型區域一側的兩個頂角處，且第一磁單元、第三磁單元的矯頑力大于第二磁單元；該V字型區域即為每組永磁體中的兩個永磁體磁極所夾持的區域；

每個永磁體磁極靠近氣隙與轉軸的端部分別設置有第一空氣磁障，呈V字型布置的兩個永磁體磁極位于轉軸側的所述第一空氣磁障之間、以及位于氣隙側的所述第一空氣磁障與轉子鐵芯邊緣之間分別具有隔磁橋。

優選的，上述抗去磁轉子，所述第一磁單元、第三磁單元均為直角三角形，所述直角三角形的第一直角邊為靠近V字型區域的一側邊，第二直角邊為與第一空氣磁障相接觸的一側邊，且所述第一直角邊的長度大于第二直角邊。

優選的，上述抗去磁轉子，所述第一直角邊的長度滿足：

0.1*l₁≤b₁≤0.2*l₁

第二直角邊的長度滿足：

0.05*w₁≤a₁≤0.15*w₁

兩個永磁體磁極之間的V字型夾角滿足：

0.8*120°*w₁/l₁≤α≤1.1*120°*w₁/l₁

其中，l₁、w₁分別表示永磁體磁極的長度和寬度。

優選的，上述抗去磁轉子還包括第二空氣磁障；