CN102820721A

CN102820721A - 高速永磁风力发电机转子冲片

Info

Publication number: CN102820721A
Application number: CN2012102993503A
Authority: CN
Inventors: 宫海龙; 孙玉田; 李明哲; 王亮; 张艳竹; 赵玉吉; 高钰阁; 盛杉; 许善椿
Original assignee: Harbin Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Harbin Electric Machinery Co Ltd
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2012-12-12

Abstract

本发明涉及一种高速永磁风力发电机转子冲片，每个转子磁极下的永磁体槽为两段对称结构，通过中间磁桥加以间隔；相邻两个磁极之间开有轴向通风槽孔；转子磁极外圆为偏心圆弧，永磁体槽设有永磁体安装定位台阶，转子冲片上均布拉紧螺杆通孔、叠片定位孔以及腰型减重孔，转子冲片内圆开有键槽。采用本发明所述及的整圆型转子冲片，转子结构更为简单，不需要其他措施固定永磁体，且易于加工制造；中间磁桥能够有效提高转子强度，从而提高了转子运行的可靠性；调整转子磁极偏心圆弧以及磁桥的结构参数，能够有效改善发电机的输出性能，并在短路情况下提高电机的抗去磁能力；在转子极间设有通风槽孔，能有效提高整机的通风散热能力。

Description

高速永磁风力发电机转子冲片

技术领域

本发明涉及一种高速永磁风力发电机转子冲片。

背景技术

目前，高速永磁风力发电机因其体积小、重量轻、效率高等优势得到越来越多的应用。高速永磁风力发电机的转子结构主要有表贴式和内置式两种形式。在表贴式结构中，永磁磁极通常采用极间压紧的固定方法，在电磁力、离心力等因素的作用下，紧固部件容易松动、甚至脱落，给发电机安全运行带来严重的故障隐患。并且，在短路情况下，永磁体容易产生局部失磁，使发电机性能严重下降。在内置式结构中，转子磁极采用挂极形式，磁极冲片采用扇形片，磁极与轭部的连接一般采用T尾形式。这种转子结构的制造和装配工艺复杂，在高速运行时离心力会导致转子磁极形变较大，转子磁极T尾处易产生应力集中，降低了转子结构的可靠性。为提高转子强度，可增加T尾数量或采用类似表贴式结构的紧固措施，但这反而使转子结构变得更为复杂，并导致转子通风散热困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种既能有效提高转子可靠性、抗去磁能力和通风散热能力，又易于加工制造的高速永磁风力发电机转子冲片。

本发明的技术方案如下：

一种高速永磁风力发电机转子冲片，转子冲片采用整圆型冲片形式，每个转子磁极开有两个对称的永磁体槽，通过中间磁桥加以间隔，转子磁极外圆为偏心圆弧；在两个永磁体槽内安装的永磁体其磁化方向相同，相邻磁极的磁化方向相反，每个永磁体槽朝向转子冲片内侧的槽底设有安装定位台阶；相邻两个转子磁极之间开有轴向通风槽孔，其数量与转子极数相同，且均匀分布；转子极靴分别通过中间磁桥以及转子极靴两侧靠近气隙的磁桥、磁极肋部与转子轭部连接。

所述转子冲片在靠近气隙的磁桥的两侧分别设有倒角，在中间磁桥的两侧同时各设两个倒角。

所述转子冲片在转子轭部上均布拉紧螺杆通孔、叠片定位孔以及腰型减重孔，转子冲片内圆开有键槽。

本发明的有益技术效果是：

采用整圆型转子冲片，大大降低了转子结构的复杂性，不需要其他措施固定永磁体，转子结构更为简单，并易于加工制造；采用永磁体槽分段结构，合理设计中间磁桥能够有效提高转子强度，避免高速运行时转子极靴产生较大的形变，从而提高了转子运行的可靠性；通过调整转子磁极偏心圆弧以及磁桥的结构参数，能够有效改善发电机的输出性能，降低发电机的起动阻力距，并在短路情况下提高电机的抗去磁能力，防止永磁体产生局部失磁；在转子极间设计适当的通风槽孔，能有效降低发电机的通风风阻，提高了整机通风散热的能力。

此外，转子冲片上均布拉紧螺杆通孔、叠片定位孔以及腰型减重孔，转子冲片内圆开有键槽。上述孔型分别起到压紧转子铁心、精确叠片、降低转子重量以及传递转矩的作用。

附图说明

图1为本发明转子冲片的整体结构图。

图2为本发明转子冲片的磁极13的局部放大图。

图3为转子外圆是圆形、均匀气隙时的空载电压波形。

图4为转子外圆是偏心圆弧、非均匀气隙时的空载电压波形。

图5为表贴式转子在最大短路电流峰值作用下永磁体表面磁密矢量图。

图6为采用本发明转子冲片、在最大短路电流峰值作用下永磁体表面磁密矢量图。

图7和图8所述示例给出了倒角14、倒角15、倒角16分别为R1.5、R1、R1时的转子应力分布图。

图9和图10所述示例给出了倒角14、倒角15、倒角16分别为R3、R2、R2.5时的转子应力分布图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1所示，本发明是应用在高速永磁风力发电机上的高速永磁风力发电机转子冲片，所述示例为8极结构。转子冲片采用整圆型冲片形式，每个转子磁极13开有两个对称的永磁体槽4，通过中间磁桥2加以间隔，转子磁极13外圆为偏心圆弧；在两个永磁体槽4内安装的永磁体其磁化方向相同，相邻磁极的磁化方向相反，每个永磁体槽朝向转子冲片内侧的槽底设有安装定位台阶10；相邻两个转子磁极之间开有轴向通风槽孔5，其数量与转子极数相同，且均匀分布；转子极靴1分别通过中间磁桥2以及两侧靠近气隙的磁桥3、磁极肋部9与转子轭部12连接。

此外，转子轭部12上均布拉紧螺杆通孔6、叠片定位孔7以及腰型减重孔8，转子冲片内圆开有键槽11。

如图2所示，进一步的实施方式如下：本发明所述及的转子冲片在靠近气隙的磁桥3的两侧设有倒角14、倒角15，在中间磁桥两侧各设二个倒角16，上述倒角与中间磁桥2、磁桥3、磁极肋部9共同构成本发明转子冲片用于改善发电机电磁性能、提高散热能力和转子强度的关键部位。

从图3和图4可以看出，当转子磁极外圆采用偏心圆弧时，能显著改善发电机的电压波形质量。与转子外圆是圆形、气隙均匀的情况相比，空载电压波形中的5次、7次谐波分别从2.57%和3.76%下降至1.2%和0.78%。

图5和图6分别给出了最大短路电流条件下、表贴式转子以及采用本发明转子冲片的永磁体表面磁密矢量图，两种结构的永磁体均为平行充磁，磁化方向均由转子内侧指向外侧。比较两图可以看出，表贴式结构的永磁体在短路电流的冲击下，大部分磁密发生反向，并且反向磁密达0.736T，该值低于永磁体退磁曲线拐点，产生不可逆去磁。而采用本发明的转子冲片，永磁体表面磁密仅有极少部分出现反向，且反向的法向磁密很小，仍处在退磁曲线拐点以上的直线部分，因此不会出现局部失磁，能有效提高发电机的抗去磁能力。

从图7、图8与图9、图10所述示例的转子应力比较可知，当磁桥3、中间磁桥2的平均应力满足技术要求时，合理设计倒角14、倒角15、倒角16能有效地减小应力集中，使转子冲片的关键部位具有足够的强度，进而使转子在高速运行下具有高可靠性。

Claims

1.一种高速永磁风力发电机转子冲片，其特征是：转子冲片采用整圆型冲片形式，每个转子磁极（13）开有两个对称的永磁体槽（4），通过中间磁桥（2）加以间隔，转子磁极外圆为偏心圆弧；在两个永磁体槽（4）内安装的永磁体其磁化方向相同，相邻磁极的磁化方向相反，每个永磁体槽朝向转子冲片内侧的槽底设有安装定位台阶（10）；相邻两个转子磁极之间开有轴向通风槽孔（5），其数量与转子极数相同，且均匀分布；转子极靴（1）分别通过中间磁桥（2）以及转子极靴（1）两侧靠近气隙的磁桥（3）、磁极肋部（9）与转子轭部（12）连接。

2.根据权利要求1所述的一种高速永磁风力发电机转子冲片，其特征是：在靠近气隙的磁桥（3）的两侧设有倒角（14）、倒角（15），在中间磁桥两侧各设二个倒角（16）。

3.根据权利要求1所述的一种高速永磁风力发电机转子冲片，其特征是：转子轭部（12）上均布拉紧螺杆通孔(6)、叠片定位孔(7)以及腰型减重孔(8)，转子冲片内圆开有键槽(11)。