CN101355277A - 大功率永磁电机的永磁磁极组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大功率永磁电机的永磁磁极组件，永磁体、转子导磁轭、磁体保护定位罩和磁极锁定销；永磁体、转子导磁轭及磁体保护定位罩通过粘接构成一个永磁磁极，并在转子导磁轭上形成N、S极永磁磁极交替的排布，两个或多个永磁磁极相互连接以构成永磁磁极组件。本发明实现了钕铁硼磁体的防腐蚀、阻热绝缘，大大延长永磁体的使用寿命。

Description

大功率永磁电机的永磁磁极组件

技术领域

本发明属于永磁电机技术领域，具体的说，本发明涉及大功率永磁电机中的永磁磁极组件。

背景技术

最近十年来，随着钕铁硼永磁材料性能的不断提高，材料的热稳定性、耐腐性的改善和价格的逐步降低，大功率钕铁硼永磁电机的开发和应用进入了一个新的阶段。

传统的小功率永磁电机由于使用的磁体体积相对较小，磁体表面通过电镀、电泳涂覆等防腐处理后，通常都能满足电机使用要求。随着永磁电机功率的增大，单磁极的面积及体积随之增大，加之大功率永磁电机的使用环境相对恶劣，温升高，散热量大，对钕铁硼永磁材料的防腐蚀、防热去磁尤为重要，传统的磁极表面防护方式往往不能满足防腐要求；另一方面由于单磁极体积的增大，磁吸力过强，造成磁极装配困难，对常规的磁体表面防腐处理的磁体表面划碰几率大增，一旦表层破坏，直接威胁钕铁硼磁钢的性能和电机的使用寿命。大家熟知的电机转子磁钢组装后四周环氧灌注，表面加玻璃纤维布缠绕防护，或者转子表面套装薄不锈钢套方式的环氧灌注保护等等，尽管都是无极靴磁极结构，但是组装工艺烦琐，不宜大批量生产；在已公开专利(CN1956263A)中，叠片式极靴保护，组件式拼装，虽防护了磁体的磕碰，降低了电枢反应去磁的影响，但极靴的涡流发热及热传导会使磁体工作温度升高、漏磁增加、磁钢性能降低等不利因素出现。

发明内容

针对上述现有技术所面临的问题，本发明的目的之一是提供一种永磁磁极组件的防护和安装定位方法，充分发挥稀土永磁钕铁硼的特长，大大提高钕铁硼磁体的防腐蚀性能，延长磁钢的使用寿命；目的之二是磁极的阻热绝缘，降低磁体温升，提高磁体的工作性能；目的之三是实现简单方便的磁极组件的互锁定位方式，适宜大批量生产。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种大功率永磁电机的永磁磁极组件，所述永磁磁极组件包括：

永磁体1，由单块或多块同极性永磁体块粘接构成；

转子导磁轭4，与充磁后的永磁体1的一面相粘结，构成粘结面；

磁体保护定位罩2，由注射成型的壳体构成，所述壳体包围除所述粘结面外的永磁体1，在包围永磁体1径向两侧面的壳体上分别设有凹型锁定槽，并在相邻两个磁体保护定位罩2之间由两个所述凹型锁定槽形成一全凹型锁定槽；

磁极锁定销3，其形状与所述全凹型锁定槽相互匹配，并插接于所述全凹型锁定槽，以连接固定相邻两个磁体保护定位罩2；

永磁体1、转子导磁轭4及磁体保护定位罩2通过粘接构成一个永磁磁极，并在转子导磁轭4上形成N、S极永磁磁极交替的排布，两个或多个永磁磁极相互连接以构成永磁磁极组件。

最好，所述磁体保护定位罩2由耐热绝缘材料构成，所述耐热绝缘材料包括尼龙材料和PPS材料。

最好，所述磁极锁定销3由耐热绝缘材料构成，所述耐热绝缘材料包括尼龙材料和PPS材料。

最好，所述磁体保护定位罩2或者与永磁体1直接注射成型为一体，或者在磁体保护定位罩2直接注射成型后再与永磁体1粘接成一体。

最好，所述磁极锁定销3由一根或多根磁极锁定销构成，所述磁极锁定销3的形状为燕尾槽形、或圆形。

最好，所述粘接通过环氧树脂粘接剂实现。

最好，所述永磁磁极组件或是用于永磁电动机/永磁发电机的内转子结构、或是用于永磁电动机/永磁发电机的外转子结构、或是用于永磁电动机/永磁发电机的平面结构。

此外，本发明还提供了另一种大功率永磁电机的永磁磁极组件，所述永磁磁极组件包括：

永磁体1，由单块或多块同极性永磁体块粘接构成；

转子导磁轭4，与充磁后的永磁体1的一面相粘结，构成粘结面；

磁体保护定位罩(2)，由注射成型的壳体构成，所述壳体包围除所述粘结面外的永磁体(1)，在包围永磁体(1)径向两侧面的壳体上分别设有凹型固定槽和凸型固定销，相邻两个磁体保护定位罩(2)上对应的凹型锁定槽和凸型固定销相互匹配并插接，以起到磁极锁定销的作用，以连接固定相邻两个磁体保护定位罩(2)；

永磁体(1)、转子导磁轭(4)及磁体保护定位罩(2)通过粘接构成一个永磁磁极，并在转子导磁轭(4)上形成N、S极永磁磁极交替的排布，两个或多个永磁磁极相互连接以构成永磁磁极组件。

最好，所述磁体保护定位罩2由耐热绝缘材料构成，所述耐热绝缘材料包括尼龙材料和PPS材料。

最好，所述磁体保护定位罩2或者与永磁体1直接注射成型为一体，或者在磁体保护定位罩2直接注射成型后再与永磁体1粘接成一体。

最好，所述凹型固定槽为方形或半圆形凹槽；所述凸型固定销为方形或半圆形凸销。

最好，所述粘接通过环氧树脂粘接剂实现。

最好，所述永磁磁极组件或是用于永磁电动机/永磁发电机的内转子结构、或是用于永磁电动机/永磁发电机的外转子结构、或是用于永磁电动机/永磁发电机的平面结构。

本发明可以适用各种尺寸的大功率永磁电机。实现了磁极组装工程中不会磕碰磁体表面，充分发挥了稀土永磁钕铁硼的特长，大大提高了钕铁硼磁体的防腐蚀性能，延长了永磁体的使用寿命；阻热绝缘的磁体防护，降低了磁体温升，提高了永磁体的工作性能；简单稳定的磁极互锁固定结构，方便磁极组装，易于产业化生产等诸多方面的优点。

附图说明

图1为具有燕尾槽形磁极锁定销的永磁转子圆周排布的部分结构剖面图；

图2为具有圆形磁极锁定销的永磁转子圆周排布的部分结构剖面图；

图3为具有方形凸凹磁极锁定销的永磁转子圆周排布的部分结构剖面图；

图4为具有半圆形凸凹磁极锁定销的永磁转子圆周排布的部分结构剖面图；

图5为实施例1中2MW直驱式风力发电机的定转子局部剖面图；

图6为实施例2中3MW直驱式风力发电机的定转子局部剖面图；

图7为实施例3中邮电系统分检传送用永磁直线电机的定转子局部剖面图；

图8为实施例4中5MW直驱式永磁风力发电机的定转子局部剖面图；

图9为实施例5中300KW直驱式离网型永磁风力发电机的定转子局部剖面图。

标记说明

永磁体1，磁体保护定位罩2，磁极锁定销3，电机转子(定子)导磁轭4，电机定子(转子)铁芯5。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明做进一步说明，本发明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。

实施例1

图5为2MW直驱式永磁风力发电机的定转子局部视图，内转子结构，交流电压：690V，转速：20rpm，多极分数槽绕组，磁极形式与图1相似：永磁体1宽50mm，永磁体1轴向长1200mm，永磁体1由12块(20×50×98mm)钕铁硼永磁体块轴向拼接而成，单块钕铁硼永磁体块与磁体保护定位罩2注射成型为一体，充磁后用环氧树脂粘接剂与电机转子导磁铁轭4粘接固定，径向N、S磁极交替排布于转子导磁铁轭4上，轴向同极性拼接，相邻磁极粘接后，磁极之间由注射成型的双燕尾型磁极锁定销3插接(加环氧树脂粘接剂)锁定，磁体保护定位罩2和磁极锁定销3的材料为耐热绝缘材料-PPS(聚苯硫醚)。

实施例2

图6为3MW直驱式永磁风力发电机的定转子局部视图，外转子结构，交流电压：690V，转速：19rpm，多极分数槽绕组，磁极形式与图2相似，永磁体1宽65mm，永磁体1轴向长1000mm，永磁体1由10块(22×65×98mm)钕铁硼永磁体块轴向拼接而成，单块钕铁硼永磁体块与注射成型的磁体保护定位罩2用环氧树脂胶粘接为一体，充磁后用环氧树脂粘接剂与电机转子导磁铁轭4粘接固定，径向N、S磁极交替排布于转子导磁铁轭4上，轴向同极性拼接，相邻磁极粘接后，磁极之间由注射成型的圆形磁极锁定销3插接(加环氧树脂粘接剂)锁定，磁体保护定位罩2和磁极锁定销3的材料为耐热绝缘材料尼龙。

实施例3

图7为邮电系统分检传送用永磁直线电机的定转子局部视图，驱动电压：100V，最高速度：3m/sec，多极分数槽绕组，磁极形式与图3相似，永磁体1宽30mm，永磁体1(轴向)长100mm，定子(此直线电机工作时磁极部分静止，称之为定子)，永磁体1由单块(10×30×98mm)钕铁硼永磁体块构成，单块钕铁硼永磁体块与注射成型的磁体保护定位罩2用环氧树脂胶粘接为一体，充磁后用环氧树脂粘接剂与电机定子导磁铁轭4粘接固定，电机定子长度方向N、S磁极交替排布于定子导磁铁轭4上，由于磁极锁定销3与磁体保护定位罩2的一侧凹型锁定槽同时注射成型，形成凸销，与另一侧凹型锁定槽对应，相邻两磁极的磁体保护定位罩侧面凸凹插接锁定；并用环氧树脂胶粘接；磁体保护定位罩2的材料为耐热绝缘材料尼龙或PPS材料。

实施例4

图8为5MW直驱式永磁风力发电机的定转子局部视图，外转子结构，交流电压：690V，转速：19rpm，多极分数槽绕组，磁极形式与图2相似，永磁体1宽200mm，永磁体1轴向长1200mm，永磁体1由48块(25×50×98mm)钕铁硼永磁体块径向及轴向拼接而成，径向由4块钕铁硼永磁体块与已注射成型的磁体保护定位罩2用环氧树脂胶粘接为一体，充磁后用环氧树脂粘接剂与电机转子导磁铁轭4粘接固定，径向N、S磁极交替排布于转子导磁铁轭4上，轴向同极性拼接，相邻磁极粘接后，磁极之间由注射成型的圆形磁极锁定销3插接(加环氧树脂粘接剂)锁定，磁体保护定位罩2和磁极锁定销3的材料为耐热绝缘材料尼龙。

实施例5

图9为300KW直驱式离网型永磁风力发电机的定转子局部视图，外转子结构，交流电压：380V，转速：100rpm，多极分数槽绕组，磁极形式与图4相似，永磁体1宽40mm，永磁体1轴向长600mm，永磁体1由6块(15×40×98mm)钕铁硼永磁体块轴向拼接而成，单块钕铁硼永磁体块与磁体保护定位罩2为注射成型一体，充磁后用环氧树脂粘接剂与电机转子导磁铁轭4粘接固定，径向N、S磁极交替排布于转子导磁铁轭4上，由于磁极锁定销3与磁体保护定位罩2的一侧凹型半圆锁定槽同时注射成型，形成凸型半圆销，与另一侧凹型半圆锁定槽对应，相邻两磁极粘接时磁体保护定位罩侧面凸凹插接锁定；并用环氧树脂胶粘接；磁体保护定位罩2的材料为耐热绝缘材料尼龙或PPS材料。

本发明通过上面的实施例进行举例说明，但是，本发明并不限于这里所描述的特殊实例和实施方案。在这里包含这些特殊实例和实施方案的目的在于帮助本领域中的技术人员时间本发明。任何本领域中的技术人员很容易在不脱离分发明精神和范围的情况下进行进一步的改进和完善，因此分发明只受到本发明权利要求的内容和范围的限制，其意图涵盖所有包括在由附录权利要求所限定的本发明精神和范围内的备选方案和等同方案。

Claims (13)

1、一种大功率永磁电机的永磁磁极组件，所述永磁磁极组件包括：

永磁体(1)，由单块或多块同极性永磁体块粘接构成；

转子导磁轭(4)，与充磁后的永磁体(1)的一面相粘结，构成粘结面；和

磁体保护定位罩(2)，由注射成型的壳体构成，所述壳体包围除所述粘结面外的永磁体(1)，在包围永磁体(1)径向两侧面的壳体上分别设有凹型固定槽和凸型固定销，相邻两个磁体保护定位罩(2)上对应的凹型锁定槽和凸型固定销相互匹配并插接，以起到磁极锁定销的作用，以连接固定相邻两个磁体保护定位罩(2)；

永磁体(1)、转子导磁轭(4)及磁体保护定位罩(2)通过粘接构成一个永磁磁极，并在转子导磁轭(4)上形成N、S极永磁磁极交替的排布，两个或多个永磁磁极相互连接以构成永磁磁极组件。

2、如权利要求1所述的永磁磁极组件，其特征在于，所述磁体保护定位罩(2)由耐热绝缘材料构成，所述耐热绝缘材料包括尼龙材料和PPS材料。

3、如权利要求1所述的永磁磁极组件，其特征在于，所述磁体保护定位罩(2)或者与永磁体(1)直接注射成型为一体，或者在磁体保护定位罩(2)直接注射成型后再与永磁体(1)粘接成一体。

4、如权利要求1所述的永磁磁极组件，其特征在于，所述凹型固定槽为方形或半圆形凹槽；所述凸型固定销为方形或半圆形凸销。

5、如权利要求1所述的永磁磁极组件，其特征在于，所述粘接通过环氧树脂粘接剂实现。

6、如权利要求1所述的永磁磁极组件，其特征在于，所述永磁磁极组件或是用于永磁电动机/永磁发电机的内转子结构、或是用于永磁电动机/永磁发电机的外转子结构、或是用于永磁电动机/永磁发电机的平面结构。

7、一种大功率永磁电机的永磁磁极组件，所述永磁磁极组件包括：

永磁体(1)，由单块或多块同极性永磁体块粘接构成；

转子导磁轭(4)，与充磁后的永磁体(1)的一面相粘结，构成粘结面；

磁体保护定位罩(2)，由注射成型的壳体构成，所述壳体包围除所述粘结面外的永磁体(1)，在包围永磁体(1)径向两侧面的壳体上分别设有凹型锁定槽，并在相邻两个磁体保护定位罩(2)之间由两个所述凹型锁定槽形成一全凹型锁定槽；

磁极锁定销(3)，其形状与所述全凹型锁定槽相互匹配，并插接于所述全凹型锁定槽，以连接固定相邻两个磁体保护定位罩(2)；

永磁体(1)、转子导磁轭(4)及磁体保护定位罩(2)通过粘接构成一个永磁磁极，并在转子导磁轭(4)上形成N、S极永磁磁极交替的排布，两个或多个永磁磁极相互连接以构成永磁磁极组件。

8、如权利要求7所述的永磁磁极组件，其特征在于，所述磁体保护定位罩(2)由耐热绝缘材料构成，所述耐热绝缘材料包括尼龙材料和PPS材料。

9、如权利要求7所述的永磁磁极组件，其特征在于，所述磁极锁定销(3)由耐热绝缘材料构成，所述耐热绝缘材料包括尼龙材料和PPS材料。

10、如权利要求7所述的永磁磁极组件，其特征在于，所述磁体保护定位罩(2)或者与永磁体(1)直接注射成型为一体，或者在磁体保护定位罩(2)直接注射成型后再与永磁体(1)粘接成一体。

11、如权利要求7或9所述的永磁磁极组件，其特征在于，所述磁极锁定销(3)由一根或多根磁极锁定销构成，所述磁极锁定销(3)的形状为燕尾槽形、或圆形。

12、如权利要求7所述的永磁磁极组件，其特征在于，所述粘接通过环氧树脂粘接剂实现。

13、如权利要求7所述的永磁磁极组件，其特征在于，所述永磁磁极组件或是用于永磁电动机/永磁发电机的内转子结构、或是用于永磁电动机/永磁发电机的外转子结构、或是用于永磁电动机/永磁发电机的平面结构。

Images