CN113746244A - 风电变桨永磁电动机 - Google Patents
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Abstract
一种风电变桨永磁电动机，该电动机设有主机座，所述主机座内设有转子组件和定子组件，所述主机座一侧同轴连接有副机座，所述副机座内设有制动器和编码器，所述转子组件的转轴伸出所述主机座并与所述编码器的转子端连接，所述编码器的定子端通过编码器连接组件与所述制动器的一端连接，所述制动器的另一端与所述主机座连接。本发明通过将主机座和副机座同轴连接，安装简单快捷；且编码器通过编码器连接组件直接固定在制动器上，使整机结构简单、重量轻。本发明还具有电机效率高，密封效果好等特点。
Description
【技术领域】
本发明涉及电机领域，特别是涉及一种结构简单、安装方便、性能高且转矩大的风电变桨永磁电动机。
【背景技术】
随着能源消耗的日益增长，环境污染日渐严重，风电成为了世界能源产业的发展新方向，其发电技术也发展迅速。其中，电动变桨控制***作为风力发电***中功率控制和安全稳定运行的重要执行机构，在整个发电***中发挥重要的作用。由于风电***的复杂性、非线性和时变性，就要求变桨控制***具有动态响应性能好，稳态精度高和适应强等性能。变桨永磁电机主要用于风力发电机的三个桨叶，使其根据风向及风力的大小不断调整角度，以保证风力发电机稳定在一个合理的转速范围内，保证发出的电力稳定。为实现这一目的，变桨永磁电机需安装制动器，制动器是用于锁定转子，使桨叶保持在合适的角度。现有的变桨永磁电机的整机结构比较复杂，特别是在制动器和编码器安装的过程中尤为复杂，且整机的体积以及重量大。因此，如何提供一种结构简单、安装方便且电机驱动性能高的风电变桨***就成为一种客观需求。
【发明内容】
本发明旨在解决上述问题，而提供一种结构简单，安装方便，重量轻，密封效果好，转矩大，效率高的风电变桨永磁电动机。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种风电变桨永磁电动机，该电动机设有主机座，所述主机座内设有转子组件和定子组件，所述主机座一侧同轴连接有副机座，所述副机座内设有制动器和编码器，所述转子组件的转轴伸出所述主机座并与所述编码器的转子端连接，所述编码器的定子端通过编码器连接组件与所述制动器的一端连接，所述制动器的另一端与所述主机座连接。
所述主机座包括主机座本体及分别设于主机座本体两端的前端盖和后端盖，所述前端盖及后端盖的中部分别设有供所述转轴经过的通孔。
所述转轴的两端分别通过深沟球轴承与所述前端盖、后端盖连接，所述转轴与所述前端盖前端、后端盖后端分别通过骨架油封密封。
所述副机座包括副机座本体及后盖板，所述副机座本体的一端与后端盖连接，其另一端通过螺钉与后盖板连接。
所述转子组件包括套设于所述转轴外周的转子铁芯，所述转子铁芯的两端面设有转子压板，所述转子铁芯的槽内设有磁钢。
进一步地，所述转子铁芯内部设有通风孔，所述转子压板上均匀间隔设有多个平行槽。
所述定子组件包括定子铁芯及定子绕组，所述定子绕组为单双联两层绕组，其每相绕组包括串接的两个线圈。
所述编码器连接组件包括编码器支架及编码器卡板，所述编码器通过编码器卡板与编码器支架连接，所述编码器支架分别与编码器及制动器连接。
进一步地，所述编码器支架包括支架本体及设于支架本体一端向外侧延伸的卡接件，所述支架本体与制动器连接，所述卡接件与所述编码器连接。
所述编码器卡板设于卡板主体及卡接部，所述卡板主体与所述支架本体连接，所述卡接部设于卡板主体一端，其卡接于所述编码器上。
本发明的贡献在于，其有效解决了现有风电变桨永磁电动机存在结构复杂，安装不便，电机性能差等问题。本发明通过将主机座和副机座同轴连接，安装简单快捷。另一方面，编码器通过编码器连接组件直接固定在制动器上，使整机结构简单、重量轻。
此外，本发明的定子绕组采用单双联两层绕组，定子绕组每相绕组包括串接的两个线圈，以快速提高电机的性能和转矩，提高电机效率。本发明还具有密封效果好的特点。
【附图说明】
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的部件分解结构示意图。
图3是本发明的转子组件结构示意图。
图4是图3的A-A剖视图。
图5是本发明的定子冲片结构示意图。
【具体实施方式】
下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。
参阅图1，本发明的风电变桨永磁电动机设有主机座11、副机座12、转子组件20、定子组件30、制动器40、编码器50及编码器连接组件60。该电动机用于风机机组中，可确保其在高海拔及风力较大的情况下实现平稳、重载启动、快速变桨。
如图1、图2所示，主机座11用于安装转子组件20及定子组件30，其包括主机座本体111、前端盖112及后端盖113，其中，主机座本体111呈柱状，其内设有安装腔，用于安装转子组件20及定子组件30，在主机座本体111的前端连接有前端盖112，该前端盖112为凸缘端盖，其与主机座本体111的前端可通过各种方式连接。在前端盖112的中部设有通孔，其用于穿置转子组件20的转轴21的端部，在前端盖112通孔的内侧设有第一容置槽，其用于容置深沟球轴承70，在该通孔的外侧设有第二容置槽，其用于容置骨架油封80，提高前端盖112的密封性能。在主机座本体111的后端连接有后端盖113，后端盖113可通过各种方法与主机座本体111的后端连接。在后端盖113的中部设有通孔，其用于穿置转子组件20的转轴21，在该通孔的内侧设有第三容置槽，其用于容置深沟球轴承70，在该通孔的外侧设有第四容置槽，其用于容置骨架油封80，以提高后端盖113的密封性能。在后端盖113上还设有连接孔，其用于与制动器40连接。在主机座11上设有动力插座，该动力插座通过十字盘头螺钉与主机座本体111表面连接。在主机座本体111上还设有吊环，其通过螺钉与主机座本体111连接。在主机座11近后端盖113一侧同轴连接有副机座12，该副机座12用于容置制动器40及编码器50。本实施例中，主机座11和副机座12采用八孔式机座通过正反方向同轴连接，使得安装方便快捷。具体地，该副机座12包括副机座本体121及后盖板122，其中，副机座本体121呈柱状，其内设有安装腔，用于安装制动器40。后盖板122连接于副机座本体121的后端，其通过螺钉与副机座本体121固定。在副机座本体121上还设有编码器插座及制动器插座，其中，编码器插座与编码器50电连接，并通过十字盘头螺钉与副机座本体121连接。制动器插座与制动器40电连接。本实施例中，动力插座、编码器插座及制动器插座均为航空插座，从而提高密封效果。整机的关键部件采用三元乙丙橡胶材料密封，从而使整机的防护等级达到P65。
如图1、图3及图4所示，转子组件20可转动地设于主机座11内，其包括转轴21及转子铁芯22，其中，转轴21的一端伸出前端盖112，并通过平键与桨叶连接，转轴21的另一端伸出后端盖113，并与编码器50连接。该转轴21的两端分别通过深沟球轴承70与前端盖112及后端盖113连接，在深沟球轴承70与前端盖112之间设有波形弹簧，在深沟球轴承70与后端盖113之间设有波形弹簧。转子铁芯22套设于转轴21的外周，该转子铁芯22由多块转子冲片叠压在一起而形成，转子冲片的数量可根据转子铁芯的设计要求而定。如图3、图4所示，转子冲片呈圆环状，其外周间隔均布有多个凹槽，在凹槽内设有磁钢24。该凹槽的形状和数量可根据实际性能指标的需要进行设置。如图4所示的实施例中，凹槽的数量为18个，其截面呈矩形。在转子铁芯22的两端面设有转子压板23，转子压板23可将转子铁芯22压紧，还可起到隔磁的作用。该转子压板23上均匀间隔设有多个平行槽26，起到对转子组件20动平衡配重作用。磁钢24设于转子冲片的凹槽内，其中，该磁钢24按照NS交替设于各凹槽内。在转子铁芯22内部设有多个通风孔25，用于增加电机内部空气流动和循环，加快散热，同时可降低转子重量。
如图1及图5所示，在转子组件20的外侧设有定子组件30，其中，转子组件20与定子组件30之间存在一定的间隙，以使定子组件30与转子组件20之间产生的磁场而形成的驱动转矩带动转子组件20旋转。定子组件30包括定子铁芯31及定子绕组32，其中，定子铁芯31由多块定子冲片叠压而成，定子冲片的数量可根据定子铁芯的设计要求而定。如图5所示的实施例中，定子冲片呈圆环状，其外周均布有多个用于定位的第一凹槽，其内周均布有多个用于绕线的第二凹槽，其中，第一凹槽及第二凹槽的形状和数量可根据实际性能指标的需要进行设置，本实施例中，第二凹槽的数量为36个，其截面呈弧状。定子绕组32的接法微微双层叠式，定子绕组选用H级铜线制造，嵌线后经过真空压力浸漆并经过沉浸工艺处理，使绕组绝缘强度增加，满足H级绝缘等级要求。
如图1所示，在副机座12内设有制动器40及编码器50，其中，制动器40的一端与主机座11连接，其另一端与编码器50的定子端连接，编码器50的转子端与转轴21连接。具体地，该制动器40的一端通过螺钉与后端盖113固定，其另一端通过编码器连接组件60与编码器50的定子端连接。编码器连接组件60包括编码器支架61及编码器卡板62，编码器50通过编码器卡板62与编码器支架61连接，编码器支架61分别与编码器50及制动器40连接。具体地，编码器支架61包括支架本体611及设于支架本体611一端向外侧延伸的卡接件612，支架本体611与制动器40连接，卡接件612与编码器50连接。编码器卡板62设于卡板主体621及卡接部622，卡板主体621与支架本体611连接，卡接部622设于卡板主体621一端，其卡接于编码器50上。
如图1所示，本发明的安装过程为：主机座11通过加热膨胀后，将定子组件30套入主机座11内，然后在转子组件20的两端使用卧式压机压入深沟球轴承70后穿入定子铁芯31的中心，再安装前端盖112及后端盖113。然后将制动器40使用高强度螺钉连接，编码器50通过编码器支架61及编码器卡板62直接与制动器40的后端部连接，从而节省了安装空间并减小了整机的重量。
尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种风电变桨永磁电动机，其特征在于，该电动机设有主机座(11)，所述主机座(11)内设有转子组件(20)和定子组件(30)，所述主机座(11)一侧同轴连接有副机座(12)，所述副机座(12)内设有制动器(40)和编码器(50)，所述转子组件(20)的转轴(21)伸出所述主机座(11)并与所述编码器(50)的转子端连接，所述编码器(50)的定子端通过编码器连接组件(60)与所述制动器(40)的一端连接，所述制动器(40)的另一端与所述主机座(11)连接。
2.如权利要求1所述的风电变桨永磁电动机，其特征在于，所述主机座(11)包括主机座本体(111)及分别设于主机座本体(111)两端的前端盖(112)和后端盖(113)，所述前端盖(112)及后端盖(113)的中部分别设有供所述转轴(21)经过的通孔。
3.如权利要求2所述的风电变桨永磁电动机，其特征在于，所述转轴(21)的两端分别通过深沟球轴承(70)与所述前端盖(112)、后端盖(113)连接，所述转轴(21)与所述前端盖(112)前端、后端盖(113)后端分别通过骨架油封(80)密封。
4.如权利要求2所述的风电变桨永磁电动机，其特征在于，所述副机座(12)包括副机座本体(121)及后盖板(122)，所述副机座本体(121)的一端与后端盖(113)连接，其另一端通过螺钉与后盖板(122)连接。
5.如权利要求1所述的风电变桨永磁电动机，其特征在于，所述转子组件(20)包括套设于所述转轴(21)外周的转子铁芯(22)，所述转子铁芯(22)的两端面设有转子压板(23)，所述转子铁芯(22)的槽内设有磁钢(24)。
6.如权利要求5所述的风电变桨永磁电动机，其特征在于，所述转子铁芯(22)内部设有通风孔(25)，所述转子压板(23)上均匀间隔设有多个平行槽(26)。
7.如权利要求1所述的风电变桨永磁电动机，其特征在于，所述定子组件(30)包括定子铁芯(31)及定子绕组(32)，所述定子绕组(32)为单双联两层绕组，其每相绕组包括串接的两个线圈。
8.如权利要求1所述的风电变桨永磁电动机，其特征在于，所述编码器连接组件(60)包括编码器支架(61)及编码器卡板(62)，所述编码器(50)通过编码器卡板(62)与编码器支架(61)连接，所述编码器支架(61)分别与编码器(50)及制动器(40)连接。
9.如权利要求8所述的风电变桨永磁电动机，其特征在于，所述编码器支架(61)包括支架本体(611)及设于支架本体(611)一端向外侧延伸的卡接件(612)，所述支架本体(611)与制动器(40)连接，所述卡接件(612)与所述编码器(50)连接。
10.如权利要求8所述的风电变桨永磁电动机，其特征在于，所述编码器卡板(62)设于卡板主体(621)及卡接部(622)，所述卡板主体(621)与所述支架本体(611)连接，所述卡接部(622)设于卡板主体(621)一端，其卡接于所述编码器(50)上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211203 |