CN102931741B - 紧凑型永磁风力发电机转子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及永磁风力发电机内的转动装置，具体为一种紧凑型永磁风力发电机转子，成功的解决了永磁风力发电机转子结构不合理的问题。紧凑型永磁风力发电机转子，包括转子支架，开有永磁体安装孔的磁极盒，永磁体安装孔内放置有磁钢，所述磁极盒上还开有固定杆安装孔，磁极盒上和转子支架接触的面上开有螺栓穿孔，螺栓穿孔和固定杆安装孔连通，磁极盒上与转子支架上的磁轭接触的面上还设有定位凸台；转子支架上的磁轭上设有径向螺栓孔和与所述定位凸台配合的导向定位槽；固定杆安装孔内放置有开有螺栓孔的固定杆。本发明结构新颖，提高了电机性能，降低了电机转子的制造成本，提高了转子整体结构的稳定性。

Description

紧凑型永磁风力发电机转子

技术领域

本发明涉及永磁风力发电机内的转动装置，具体为一种紧凑型永磁风力发电机转子。

背景技术

风力发电作为一种清洁可再生能源，由于其对环境无污染和其良好的经济效益，越来越受到世界各国的重视。在众多的风力发电机机型中，紧凑型永磁风力发电机因其重量轻、体积小、成本低、效率高、维护小的特点，成为新一代风力发电机的代表。近年来随着永磁材料价格的不断攀升，为降低永磁电机的设计成本，提高永磁电机转速成为永磁电机设计人员的必然选择，提高永磁电机转速需要改进永磁电机的转子结构。现有的永磁风力发电机的转子主要有两种结构型式，即隐极式和凸极式，转子包括转子支架和固定在转子支架上的磁极；隐极式永磁风力发电机转子，磁极大多由整圆磁极冲片叠压形成，但若大功率的永磁电机的磁极采用整圆磁极冲片叠成，由于转子轴向较长，磁极冲片叠成后形成的放置磁钢的磁腔也较长。又因为磁钢规格较小，所以磁腔里得放置多块磁钢，向磁腔里放置磁钢的时候需要用工具锤打磁钢，磁钢易损坏；凸极式永磁风力发电机转子，磁极由磁极盒装配形成，永磁电机的磁极采用磁极盒装配时，磁钢分开装在多个磁极盒中，多个磁极盒沿转子轴向固定在转子支架上，这样磁钢不易损坏，但是磁极盒一般由燕尾型磁极冲片叠压而成，燕尾型磁极冲片如图8所示，燕尾型磁极冲片形状复杂，制作磁极冲片的模具、工艺复杂，磁极盒装配时，转子支架上的燕尾槽规格一般都较大，需要对每个磁极盒增加楔块固定，造成装配费时费力。且用磁极盒装配好的磁极结构为凸极结构，磁极之间需要利用极间撑块调整磁极周向分度。极间撑块处于转子轴向风路位置，增加了风阻，不利于电机散热。且现有的永磁风力发电机的转子转轴上需要单独安装平衡盘，利用平衡盘上平衡槽内的平衡块来平衡转子，可减少转子在旋转过程的振动，因而也造成了转子整体结构较大，结构不紧凑，制造成本也相应的增加。

发明内容

本发明为了解决现有的永磁风力发电机转子结构不合理的问题，提供了一种紧凑型永磁风力发电机转子。

本发明是采用如下的技术方案实现的：紧凑型永磁风力发电机转子，包括转子支架，所述转子支架包括毂，毂的柱状外表面上均匀焊接有辐板，辐板的末端焊接有环形磁轭，开有永磁体安装孔的磁极盒，永磁体安装孔内放置有磁钢，磁轭的两端固定有磁极压圈，磁极压圈和磁极盒内的磁钢紧贴，磁极盒由形状相同的若干第一磁极冲片和若干第二磁极冲片叠压而成，第一磁极冲片和第二磁极冲片上均相应的开有永磁体安装孔和位于永磁体安装孔下方的固定杆安装孔，第二磁极冲片上和磁轭接触的边上还开有螺栓穿孔，螺栓穿孔和固定杆安装孔连通，即叠压成的磁极盒上有永磁体安装孔、位于永磁体安装孔下方的固定杆安装孔和位于与磁轭接触的面上且与固定杆安装孔相通的螺栓穿孔，其中有螺栓穿孔的部分由第二磁极冲片叠成，其余部分由第一磁极冲片叠成，固定杆安装孔内还放置有开有螺栓孔的固定杆，固定杆上的螺栓孔位置和磁极盒上的螺栓穿孔位置对应；磁轭上设有径向螺栓孔，螺栓旋入磁轭上的径向螺栓孔中，再通过磁极盒上的螺栓穿孔旋入固定杆上的螺栓孔。螺栓旋入磁轭的径向螺栓孔，然后穿过磁极盒上的螺栓穿孔旋入放置在固定杆安装孔内的固定杆上的螺栓孔，完成磁极盒的固定；这样不需要在磁极盒固定时打楔块，磁钢也不易损坏，且这样的磁极冲片形状简单，制作磁极冲片的模具、工艺也简单。

上述的紧凑型永磁风力发电机转子，第一磁极冲片和第二磁极冲片上和磁轭接触的边上均相应的延伸有定位凸片，即磁极盒上与磁轭接触的面上有定位凸台，磁轭上设有和所述定位凸台配合的导向定位槽，磁极盒上的定位凸台可***磁轭上与之配合的导向定位槽，方便磁极盒的安装，也使得磁极盒的定位更加精确，且也不需要极间撑块调节磁极分度，有利于电机的散热。

上述的紧凑型永磁风力发电机转子，转子支架的磁轭内圆上径向螺栓孔处设有和磁轭内圆的接触面为相应弧形面的垫块，垫块上开有对应的螺栓孔；转子支架的磁轭内圆面为弧面，造成了转子支架与螺栓的接触面小，形成的摩擦力小，磁极盒固定不稳当。增加了垫块，因垫块与磁轭内园接触面设计为相同尺寸的弧形，即相当于增大了磁轭与螺栓的接触面积，磁极盒固定稳当。

上述的紧凑型永磁风力发电机转子，垫块和***垫块的螺栓之间连接有防松扣片，防松扣片能防止螺栓转动，从而使得磁极盒的固定更加可靠。

上述的紧凑型永磁风力发电机转子，所述的磁极压圈端面加工有环形平衡槽，平衡槽内可放置平衡块，可代替平衡盘起到平衡转子的作用，简化了电机结构。

上述的紧凑型永磁风力发电机转子，第一磁极冲片和第二磁极冲片上涂有粘性涂层，由磁极冲片叠压焊接形成的磁极盒涡流损耗大，若磁极冲片上有粘性涂层，叠压后经过保温加压工艺形成的磁极盒涡流损耗小，且也不用焊接。

上述的紧凑型永磁风力发电机转子，所述固定杆的一端开有缺口，缺口处的固定杆的一部分伸出固定杆安装孔，固定杆缺口处伸出的部分和相邻磁极盒固定杆安装孔上的固定杆的缺口配合；较大功率的永磁电机装配磁极盒时，多个磁极盒会沿转子轴向紧贴固定在转子支架上的磁轭上，相邻磁极盒固定杆安装孔上的固定杆的缺口配合，可防止相邻磁极盒紧贴处的磁极冲片在转子高速旋转过程中飞出。

本发明采用了新颖的磁极盒结构，磁极盒装配定位更加精确，装配时省去了专用的定位导向工装，降低工装费用，简化装配过程，根据现场统计装配大约节约时间15%，同时这样的磁极结构也提高了转子磁极间通风效率，通风效率提高10%以上，保证电机的性能；本发明还创造性的在磁极压圈上设置了平衡槽，省去电机转轴上的平衡盘，减少转子零部件使转子质量减小5%、空间减小10%以上，不仅满足电机狭小空间的设计要求也提高转子整体结构的稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的局部放大图。

图3为图1中转子支架的左视图。

图4为图3的局部放大图。

图5为磁极盒的结构示意图。

图6为固定杆的结构示意图。

图7为固定杆装配示意图。

图8为现有燕尾型磁极冲片结构示意图。

图9为磁极压圈的结构示意图。

图10为图9的侧剖图。

图11为图10的放大图。

图12为第一磁极冲片的结构示意图。

图13为第二磁极冲片的结构示意图。

图中：1-磁极压圈，2-转子支架，3-磁极盒，4-固定杆,5-垫块，6-防松扣片，7-导向定位槽，8-永磁体安装孔，9-固定杆安装孔，10-螺栓穿孔，11-定位凸台，12-平衡槽，13-第一磁极冲片，14-第二磁极冲片，15-定位凸片。

具体实施方式

紧凑型永磁风力发电机转子，包括转子支架2，所述转子支架2包括毂，毂的柱状外表面均匀焊接有辐板，辐板末端焊接有环形磁轭，开有永磁体安装孔8的磁极盒3，永磁体安装孔8内放置有磁钢，磁轭的两端固定有磁极压圈1，磁极压圈1和磁极盒3内的磁钢紧贴，磁极盒3由形状相同的若干第一磁极冲片13和若干第二磁极冲片14叠压而成，第一磁极冲片13和第二磁极冲片14上均相应的开有永磁体安装孔8和位于永磁体安装孔8下方的固定杆安装孔9，第二磁极冲片14上和磁轭接触的边上还开有螺栓穿孔10，螺栓穿孔10和固定杆安装孔9连通，即叠压成的磁极盒3上有永磁体安装孔8、位于永磁体安装孔8下方的固定杆安装孔9和位于与磁轭接触的面上且与固定杆安装孔9相通的螺栓穿孔10，其中有螺栓穿孔10的部分由第二磁极冲片14叠成，其余部分由第一磁极冲片13叠成，固定杆安装孔9内还放置有开有螺栓孔的固定杆4，固定杆4上的螺栓孔位置和磁极盒上的螺栓穿孔10位置对应；磁轭上设有径向螺栓孔，螺栓旋入磁轭上的径向螺栓孔中，再通过磁极盒3上的螺栓穿孔10旋入固定杆4上的螺栓孔。若干第一磁极冲片13和若干第二磁极冲片14通过工装叠压后，可通过焊接形成磁极盒3。上述的紧凑型永磁风力发电机转子，第一磁极冲片13和第二磁极冲片14上和磁轭接触的边上均相应的延伸有定位凸片15，即磁极盒3上与磁轭接触的面上有定位凸台11，磁轭上设有和所述定位凸台11配合的导向定位槽7。上述的紧凑型永磁风力发电机转子，转子支架2的磁轭的内圆上径向螺栓孔处设有和磁轭内圆的接触面为相应弧形面的垫块5，垫块5上开有对应的螺栓孔。上述的紧凑型永磁风力发电机转子，垫块5和***垫块的螺栓之间连接有防松扣片6。上述的紧凑型永磁风力发电机转子，所述的磁极压圈1端面上加工有环形平衡槽12。上述的紧凑型永磁风力发电机转子，第一磁极冲片13和第二磁极冲片14上涂有粘性涂层。若干的第一磁极冲片13和若干第二磁极冲片14通过工装固定，在保证定位凸台11尺寸的情况下保温加压一段时间，等第一磁极冲片13和第二磁极冲片14粘接稳定后去压力，形成了磁极盒3。上述的紧凑型永磁风力发电机转子，所述固定杆4的一端开有缺口，缺口处的固定杆4的一部分伸出固定杆安装孔9，固定杆4缺口处伸出的部分和相邻磁极盒3固定杆安装孔9上的固定杆4的缺口配合。具体实施时，磁极盒3上开有两个并排的永磁体安装孔8，每个永磁体安装孔8下方都开有固定杆安装孔9，磁极盒3上与磁轭接触的面上还开有四个螺栓穿孔10，每两个螺栓穿孔10和固定杆安装孔9连通，即每两个螺栓穿孔10并排设置，每个固定杆安装孔10内都分别放置有开有螺栓孔的固定杆4，固定杆4上的螺栓孔位置和磁极盒3上的螺栓穿孔10位置对应，磁极盒3上与磁轭接触的面上设有定位凸台11，且定位凸台11在所述每两个并排设置的螺栓穿孔10之间，磁极盒3固定时，磁极盒上的定位凸台11和磁轭上的导向定位槽7配合，螺栓旋入转子支架2上的磁轭的径向螺栓孔，然后通过磁极盒3上的螺栓穿孔10旋入磁极盒3上固定杆安装孔9中的固定杆4的螺栓孔中，完成磁极盒3的固定。磁极压圈1用螺栓固定在磁轭的两端，磁极压圈1紧贴磁极盒3中的磁钢，磁极压圈1可有效的阻止磁极盒3内的磁钢在转子高速旋转时被甩出去；固定杆4分别***沿轴向放置在转子支架2上的左右两个磁极盒3上的固定杆安装孔9中，并使得左右固定杆的缺口配合，然后磁极盒3通过螺栓固定在转子支架2上，且用螺栓固定时，转子支架2内圆上螺栓孔处设有垫块5，垫块5上开有对应的螺栓孔，螺栓旋入垫块5相当于增大了螺栓和转子支架2上的磁轭接触面积，垫块5和螺栓之间还连接有放松扣片6，有效的防止螺栓旋转。

Claims (7)

1.紧凑型永磁风力发电机转子，包括转子支架（2），所述转子支架（2）包括毂，毂的柱状外表面上均匀焊接有辐板，辐板的末端焊接有环形磁轭，开有永磁体安装孔（8）的磁极盒（3），永磁体安装孔（8）内放置有磁钢，磁轭的两端固定有磁极压圈（1），磁极压圈（1）和磁极盒（3）内的磁钢紧贴，其特征在于磁极盒（3）由形状相同的若干第一磁极冲片（13）和若干第二磁极冲片（14）叠压而成，第一磁极冲片（13）开有第一永磁体安装孔和位于第一永磁体安装孔下方的第一固定杆安装孔，第二磁极冲片上开有第二永磁体安装孔和位于第二永磁体安装孔下方的第二固定杆安装孔，第二磁极冲片（14）上和磁轭接触的边上还开有螺栓穿孔（10），螺栓穿孔（10）和第二固定杆安装孔连通，即叠压成的磁极盒（3）上有永磁体安装孔（8）、位于永磁体安装孔（8）下方的固定杆安装孔（9）和位于与磁轭接触的面上且与固定杆安装孔（9）相通的螺栓穿孔（10），其中有螺栓穿孔（10）的部分由第二磁极冲片（14）叠成，其余部分由第一磁极冲片（13）叠成，固定杆安装孔（9）内还放置有开有螺栓孔的固定杆（4），固定杆（4）上的螺栓孔位置和磁极盒上的螺栓穿孔（10）位置对应；磁轭上设有径向螺栓孔，螺栓旋入磁轭上的径向螺栓孔中，再通过磁极盒（3）上的螺栓穿孔（10）旋入固定杆（4）上的螺栓孔。

2.根据权利要求1所述的紧凑型永磁风力发电机转子，其特征在于第一磁极冲片（13）和第二磁极冲片（14）上和磁轭接触的边上均相应的延伸有定位凸片（15），即磁极盒（3）上与磁轭接触的面上有定位凸台（11），磁轭上设有和所述定位凸台（11）配合的导向定位槽（7）。

3.根据权利要求2所述的紧凑型永磁风力发电机转子，其特征在于转子支架（2）的磁轭的内圆上径向螺栓孔处设有和磁轭内圆的接触面为相应弧形面的垫块（5），垫块（5）上开有对应的螺栓孔。

4.根据权利要求3所述的紧凑型永磁风力发电机转子，其特征在于垫块（5）和旋入垫块的螺栓之间连接有防松扣片（6）。

5.根据权利要求4所述的紧凑型永磁风力发电机转子，其特征在于所述的磁极压圈（1）端面上加工有环形平衡槽（12）。

6.根据权利要求5所述的紧凑型永磁风力发电机转子，其特征在于第一磁极冲片（13）和第二磁极冲片（14）上涂有粘性涂层。

7.根据权利要求6所述的紧凑型永磁风力发电机转子，其特征在于所述固定杆（4）的一端开有缺口，缺口处的固定杆（4）的一部分伸出固定杆安装孔（9），固定杆（4）缺口处伸出的部分和相邻磁极盒（3）固定杆安装孔（9）上的固定杆（4）的缺口配合。