CN101494397A - 永磁体内嵌式大型变速风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种永磁体内嵌式大型变速风力发电机，属于风力发电技术领域。本发明包括：定子、转子、主轴、后端盖、前端盖，转子安装在主轴上，转子通过轴承、后端盖和前端盖支撑；主轴通过法兰与原动机的驱动轴连接，其特征在于：所述转子表面为叠片铁心形成的圆面，所述转子包括转子铁心、永磁体、转子支架，转子铁心叠装在转子支架上，转子铁心上开有与永磁体相匹配的槽，永磁体镶嵌在转子铁心的槽中，转子支架套装在主轴上传递扭矩。本发明的永磁体安装方便，并具有较强的抗去磁能力，可减少制造工时并增强永磁发电机的可靠性。

Description

永磁体内嵌式大型变速风力发电机
技术领域
本发明涉及一种并网型的大型永磁风力发电机，具体是一种永磁体内嵌式大型变速风力发电机，属于风力发电技术领域。
背景技术
当前世界各国对新能源和可再生能源都十分重视。在绿色能源中，风能是技术成熟经济性开发最好的可再生能源。在风能到电能的转化过程中，对生态环境不产生破坏。与煤电相比，每1000KW风力发电机组每年能减少151.52吨二氧化碳、9吨二氧化硫气体和6吨一氧化碳气体的排放。发展风力发电是可持续发展的要求。
我国《可再生能源法》于2006年1月1日正式实施，这对我国可再生能源的利用与开发将起巨大的推动作用。发展风力发电也是补充我国一次能源供应不足，改善我国能源结构、保障能源安全的有效途径。发展风力发电，可推动我国新能源与可再生能源技术及相关产业持续、快速、健康发展。发展风力发电需要强有力的风力发电相关技术为支撑，以为我国迅速发展的风电场提供运行可靠、成本低廉的新型大容量并网风力发电***。
当前国内外运行的可变速风电***中，双馈风力发电***受到广泛重视，但其变速范围受限制，部分转速下不能运行，使***效率受到影响。近年来，直驱永磁风力发电***以其很宽的变速范围和极高的***综合效率而受到市场关注。由于这种机组的发电机是通过逆变器并网的，因而机组可以在最低转速和最高转速范围内的任意点上运行，可获得非常良好的风能利用率；同时，由于永磁发电机本身无需任何电励磁，效率也高于其它种类电机。这两个优点可以大大提高风电机组年利用时间，获得更高的效益。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种永磁体内嵌式大型变速风力发电机。本发明的永磁体安装方便，并具有较强的抗去磁能力，可减少制造工时并增强永磁发电机的可靠性。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：定子、转子、主轴、后端盖、前端盖，转子安装在主轴上，转子通过轴承、后端盖和前端盖支撑；主轴通过法兰与原动机的驱动轴连接。其特征在于：所述转子表面为叠片铁心形成的圆面，转子包括：转子铁心、永磁体、转子支架，转子铁心叠装在转子支架上，转子铁心上开有与永磁体相匹配的槽，永磁体镶嵌在转子铁心的槽中。转子支架套装在主轴上传递扭矩。
所述转子外圆光滑。
所述槽中永磁体的长度为转子表面磁极间距的0.6至0.75倍。
所述的永磁体两侧各有一个隔磁空隙。
所述隔磁空隙，其中可用非磁性适型材料填充，也可不用任何填充物。
所述隔磁间隙上部的过桥211的厚度为1.5mm至3mm。
所述隔磁间隙之间(两个极的隔磁间隙)有一个径向拉梁，用以承载永磁体及其外部铁心的离心力和周向力。
本发明永磁发电机与逆变器、***控制器以及相应控制软件，配上塔筒、风轮、变桨***、偏航***等，形成完整的变速风力发电机组。即本发明发电机，发电机轴与风轮相联结，加上相应开关和控制策略，配上塔筒、风轮、变桨***、偏航***、风标仪及其它电控***，构成风力发电***。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1.永磁体安装更方便，便于批量生产。
2.具有较强的抗去磁能力。嵌入结构附加了交轴磁路，使得电枢反应去磁磁场不能直接作用于永磁体，而被永磁体表面的磁路所旁路，因而有较强的抗去磁能力。
3.高效率。由于永磁体嵌入于转子矽钢片的内部，转子外圆光滑，因而电机的气隙可以比较小，从而提高了永磁体的利用率。较高的磁负荷也提高了电机的效率。
附图说明
图1是表示本发明的结构示意图。
图2是本发明中转子剖面结构示意图。
图3是图2中转子永磁体嵌入结构的局部I剖视局部放大示意图。
图中：1--定子，2--转子；3-主轴，4--后端盖，5--前端盖，6-法兰，21--转子铁心，22--永磁体，23--转子支架，24---隔磁间隙，211-过桥，212-径向拉梁，213-外部铁心。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，图中有：永磁发电机的定子1、永磁发电机的转子2、永磁发电机的主轴3、永磁发电机后端盖4、永磁发电机的前端盖5、与永磁发电机连接的原动机法兰6。图1说明总体结构布置，本发明永磁发电机为整体封闭结构。
本实施例包括：定子1、转子2、主轴3、后端盖4、前端盖5，转子2安装在主轴3上，转子2通过轴承、后端盖4和前端盖5支撑；主轴3通过法兰6与原动机的驱动轴连接。其特征在于：所述转子2表面为叠片铁心形成的圆面，转子2包括：转子铁心21、永磁体22、转子支架23，转子铁心21叠装在转子支架23上，转子铁心21上开有与永磁体相匹配的槽，永磁体22镶嵌在转子铁心21的槽中。转子支架23套装在主轴3上传递扭矩。
所述转子外圆光滑。
所述的永磁体22两侧各有一个隔磁空隙24。
所述隔磁空隙，其中可用非磁性适型材料填充，也可不用任何填充物。
所述隔磁间隙24上部的过桥211的厚度为1.5mm至3mm。
所述隔磁间隙24之间(两个极的隔磁间隙)有一个径向拉梁212，用以承载永磁体22及其外部铁心213的离心力和周向力。
发电机的定子1为外部自然风冷。发电机转子2安装在主轴3上。发电机转子2通过轴承、后端盖4和前端盖5支撑。原动机的驱动轴通过法兰6与发电机主轴3连接，拖动发电机的转子2旋转，进而在定子1的绕组中感应出电压发电。
如图2所示，为本发明发电机的转子剖面图。图中有：转子铁心21，嵌入的永磁体22，转子支架23，永磁发电机的主轴3。
如图3所示，图中有：转子铁心21，嵌入的永磁体22，永磁体与转子铁心间的隔磁间隙24。永磁体22镶嵌在转子铁心21预先开出的槽中，转子铁心21则叠装在转子支架23上。转子支架23套装在主轴3上传递扭矩。
如图3所示，在镶嵌永磁体的槽中永磁体的两侧各有一个隔磁空隙24。其中可用非磁性适型材料填充，也可不用任何填充物。这种间隔可以有效减小永磁体22侧面的漏磁。隔磁间隙24上部的过桥211的厚度为1.5mm至3mm，以保证在有足够的机械强度的同时，不使永磁体22漏磁过大。两个极的隔磁间隙24之间有一个径向拉梁212以承载永磁体22及其外部铁心213的离心力和周向力。
这种永磁体的镶嵌结构有许多优点：
1.转子表面为叠片铁心形成的圆面，定子和转子间的气隙容易保证，因而设计上可采用较小的气隙，以尽可能减少励磁，从而减少永磁体用量，降低成本。
2.由于转子铁心21上开有与永磁体相匹配的槽，永磁体安装方便，且不会因同极下有多块永磁体而产生排斥造成安装的麻烦。
3.交轴磁路有一定的导磁性。在发电机负载电流对气隙磁场产生去磁作用时，去磁磁场的一部分通过交轴磁路导通，起到了一定的保护永磁体的作用。因而抗去磁能力大大提高。

Claims (7)

1.一种永磁体内嵌式大型变速风力发电机，包括：定子、转子、主轴、后端盖、前端盖，转子安装在主轴上，转子通过轴承、后端盖和前端盖支撑；主轴通过法兰与原动机的驱动轴连接，其特征在于：所述转子表面为叠片铁心形成的圆面，所述转子包括转子铁心、永磁体、转子支架，转子铁心叠装在转子支架上，转子铁心上开有与永磁体相匹配的槽，永磁体镶嵌在转子铁心的槽中，转子支架套装在主轴上传递扭矩。
2.如权利要求1所述的永磁体内嵌式大型变速风力发电机，其特征在于，所述转子外圆光滑。
3.如权利要求1所述的永磁体内嵌式大型变速风力发电机，其特征在于，所述槽中永磁体的长度为转子表面磁极间距的0.6至0.75倍。
4.如权利要求1或3所述的永磁体内嵌式大型变速风力发电机，其特征在于，所述的永磁体两侧各有一个隔磁空隙。
5.如权利要求4所述的永磁体内嵌式大型变速风力发电机，其特征在于，所述隔磁空隙，其中用非磁性适型材料填充，或不用任何填充物。
6.如权利要求5所述的永磁体内嵌式大型变速风力发电机，其特征在于，所述隔磁间隙上部的过桥211的厚度为1.5mm至3mm。
7.如权利要求6所述的永磁体内嵌式大型变速风力发电机，其特征在于，所述隔磁间隙之间有一个径向拉梁，用以承载永磁体及其外部铁心的离心力和周向力。
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