CN102971942A - 风力涡轮发电机用的磁体盖板组件及其布置、安装和拆卸方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了用于定位和保护风力涡轮发电机的转子轭上的单个的永磁体的磁体盖板组件。所述磁性盖板组件包括由软磁性材料制成并构造成覆盖上述单个永磁体的磁体盖板，一非磁性板永久地固定在所述磁体盖板上，非磁性板包括将磁体盖板组件固定到转子轭外表面上的装置，该固定装置可以移动来允许单个盖板组件安装和拆卸。此外，用于引导磁通量和避免磁泄漏的磁性延长器固定在转子轭的内表面上。还描述了安装、拆卸和维护永磁体的相关方法。

Description

风力涡轮发电机用的磁体盖板组件及其布置、安装和拆卸方法

技术领域

本发明涉及用于风力涡轮机的发电机的磁体组件或布置及安装或拆卸方法，特别是安装在轭（6）表面的永久磁体（2）。

背景技术

风力涡轮机将风的动能转换成机械能，随后将机械能转换成电能。需要的输出功率水平的不断增加导致风力涡轮机部件尺寸的增大，最终结果是需要复杂和繁重的加工方法。强健的系统是需要的。另外，风力涡轮机的转子轭（6）在不断增加的速度下旋转，这个需要导致增加所述永磁体的离心力和需要将磁体停靠、固定和牢固保持在轭（6）上。

安装或组装磁体的传统方法是将磁体组件直接安装在转子轭（6）或定子上。转子轭（6）和定子磁体支撑物一般具有圆形或弯曲截面。单个永磁体安装到弯曲轴表面通常需要专门的工作站，且是很花时间的。这导致装配时间和能力低效。此外，将上述磁体固定到弯曲表面，换句话说具有曲率的表面进一步使牢固的、永久的和稳定的连接复杂化。

现有技术包括已公开的日本申请JP-2009-171736，描述一个永磁体在电机的转子表面的正常位置插入其中的盖板。所述盖板包括一个同时覆盖多个磁体的层。

公开文本DE102005048731描述了一个带有保持径向对中的悬臂的层压轭。所述悬臂握住永磁体的末端部分。

此外，专利文件US2006220483描述了兼容层和间隔器，在转子的永磁体的布置之间提供机械压力。

专利文件IT8467083描述了带有孔的永磁体，这些孔用于螺栓固定或拧入转子。

此外，现有技术中传统解决方案包括在轭表面和永磁体之间使用粘合树脂和其他材料。

本发明的一个目的是提供一个磁体组件，该组件提供容易的安装操作且为快速、经济且准确的维护和修理提供安装、拆卸方法。

另一个目的是提供可以单独替换的永磁体的模块组件。

还一个目的是提供替换个别磁体的方法，不需要将转子轴或轭从发电机上拆下来。

本发明的又一目的是提供一种增加安装磁体的准确度或精确度的方法和布置。磁体组件的正常的位置对于后面的转子和定子上的电和电磁性能很重要。这样，可以减少或优化的装配时间并努力节约人工时间以及减少费用。

本发明的另一目的是提供一个简单的方法和布置，无需专用的工作站，从而节省组件体积。

又另一目的是提供一个不阻碍或减少磁路的磁通量性能的布置，引导磁通量限制在希望的磁或电磁回路中，从而避免磁泄露。

发明内容

本发明解决现有技术的至少一个问题或实现至少一个目的。永磁体（2）可以是任何形式的，特别是由钕、钐或稀土材料制成的。本发明描述了一个磁体盖板组件（1,4），用于定位和保护风力涡轮发电机中的转子轭上的单个的永磁体（2），磁体盖板组件（1,4）包括磁体盖板（1），由软磁材料制成，用于覆盖单个的永磁体（2），其中，非磁性板（4）永久地固定在所述磁体盖板（1）上，非磁性板（4）包括将磁体盖板组件（1,4）固定到转子轭外表面（9）上的装置，该固定装置可以移动来允许单个盖板组件（1,4）安装和拆卸。

具体的优点是转子轭（6）的布置使用上述磁体盖板组件（1,4）。此外显示了磁性延长器（3），构造用于引导翼状涡轮发电机磁通量，其中，磁性延长器（3）固定在转子轭（6）的内表面（8）上。

另一个实施例的转子轭（6）的布置中，磁性延长器（3）沿第一轴（A）对称固定在轭（6）的内表面（8）上，其中，第一轴（A）由轭的外圆柱的径向限定，上述径向横切轭（6）表面穿过选择的第一孔（7）和第二孔（11）。

另一个实施例具有至少两个磁性延长器（3），沿第二轴（B）对称布置，第二轴（B）由轭圆柱的径向限定，上述径向横切轭(6)表面穿过磁体盖板宽度（W）的中心。优选地，通过轭（6）的第一孔（7）或第二孔（8）引导螺栓，并将螺栓固定或拧入孔上。

布置可以有几个模块构成，即至少两个磁体盖板组件（1，4）并排放在转子轭表面（9）上。该布置类似于马赛克或全部覆盖瓷砖的表面，即很多磁体盖板组件（1，4）一个挨着一个放置，覆盖转子轭全部外表面（9）。

本发明还描述将单个永磁体（2）安装到风力涡轮发电机的转子轭（6）上的方法，包括以下步骤：放置单独的永磁体（2）在转子轭的外表面（9）上，覆盖永磁体盖板组件（1，4）在上述单个的永磁体（2）上，将非磁性板（4）上的第二孔（11）与转子轭（6）的第一孔（7）对齐，固定永磁体盖板组件（1,4）到转子轭（6）上。

另外，另一个实施例显示磁性延长器（3）附在转子轭（6）的内表面（8）上，从而最小化转子工作时的磁通泄露。

此外，本发明不只限于安装方法。本发明的实施例描述了拆卸组件的方法，特别用于单个磁体的维护或维修工作。所述方法包括以下步骤：接近转子轭表面(9)，从转子轭表面分离至少一个单独永磁体盖板组件（1，4）。所述方法还包括单独分离至少一个转子轭内表面(8)上的磁性延长器（3）。

附图说明

图1显示了带有安装在轭（6）的外表面（9）上的盖板组件（1,4）和磁性延长器（3）的优选实施例。

图2是显示轭（6）上用于连接单独的盖板组件（1，4）的多个孔（7）的布置。

图3显示产生磁回路的增强的磁通量和安装在转子轭（6）的内表面（8）上的两个连续的磁性延长器（3）。

具体实施方式

图1和图2显示了本发明的不同实施例。非磁性板（4）永久固定在磁体盖板（1）上，优选安装在磁体盖板（1）的一侧，其中，所述侧是磁体盖板（1）长度（L）的一侧。永久固定优选焊接、粘合、连接或其他任何合适的固定装置。

非磁性板(4)包括将非磁性板（4）固定在轭（6）的外表面（9）上的装置，这些固定装置优选对应于轭上第一孔（7）的第二孔（11）。带有螺丝的螺栓被导入通过第一孔（7）和第二孔（11），螺栓的螺丝部分可以直接旋入第一孔（7）或第二孔（11）的对应螺丝部分。可替换地，螺栓可以通过螺母固定。

轭（6）的外表面（9）应该理解为面对定子、定子线圈或绕组的表面。实际上，转子的外部三维尺寸基本是个圆柱。轭（6）的内表面（8）应理解为沿径向面对圆柱轴的表面。

第一孔（7）和第二孔（11）的数量和位置的选择，在转子所有操作和/或不同速度、不同电磁负载期间，提供足够的抓力和机械稳定性，且考虑到磨损情况、预计寿命和现场环境条件。

第二孔（11）的数量在1和12之间，优选2到9之间，更优选7。所述范围在机械抓力和系统复杂性之间提供了一个最佳平衡。

第二孔（11）的数量不一定对应于轭上第一孔（7）的数量。实际上，第二孔（11）按规则的间隔间隙（I）布置，且旋入螺杆或其他到轭（6）上的固定装置，不是所有的轭上的第一孔（7）都需要用。

这些布置考虑到系统复杂性。第二孔（11）的数量的有利选择，最小化转子磁特性的扰乱或磁通量泄露，节省转子侧的重量，并使转子运转获得足够抓力而运转时磁体盖板组件（1）不变松或分开。

螺栓和孔布置成埋头的。螺栓优选尺寸是M8X40，M意思是公制的，而值分别是螺栓直径和长度的毫米数。

埋头螺孔的截面显示几个斜面角，优选60度到120度之间。

磁性延长器（3）固定在轭的内表面（8）。术语磁性延长器（3）应理解为由软磁性材料制成的任何组件或部件，软磁材料有助于引导磁通量和/或其他磁性参数保持在预定的磁通路范围内。磁性延长器（3）协助避免磁损耗或磁通泄露，可以由任何合适的软磁材料制成，特别是软磁铁。软磁铁由硅层压铁或实心结构钢制成。

磁性延长器（3）的外形沿其长度方向（L）与轭的内表面(8)匹配。如图1所示，磁性延长器（3）的截面大体是截头三角形。可以是具有截头三边形的任何其他形状。磁性延长器(3)的多个边的一个，即与轭（6）的内表面（8）接触或附着的可以是弯曲的或轻微弯曲来适应表面（8）。截头三角形制造简单，容易定位和附着。尽管如此，其他形状和截面都是可能的，截头或者非截头的。安装的磁性延长器（3）可以具有四角或四边形。其他合适的截面包括七边形、六边形和其他具有七个或更多边的多边形。磁性延长器的形状不限于多边形，弯曲的截面形状同样适用。

在轭的内表面（8）上合适的定位磁性延长器（3）能优化风力发电机的磁特性。延长器的截面优选沿由螺栓的插入方向限定的轴（A）对称定位，轴（A）与图1中所示的轭的圆柱的径向重合。这样磁性延长器（3）的定位集中在轴（A）上。

图2显示了一系列沿长度方向（L）规则间隔间隙（I）布置的第一孔（7）。这些孔也沿圆柱的圆周方向按其他规则的间隙布置。

虽然没有在图2中专门显示出来，两个或更多带有固定的非磁性板（4）的磁性盖板组件（1）一个挨一个地布置。覆盖轭外表面(8)周围的全部区域，形成填充的马赛克或结构模块。

以这种方式，在任何安装操作、维护或维修期间，大大改进了永磁体（2）的处理。已安装的永磁体（2）的数量在任何时间都可以选择，维护工作可以在单个永磁体盖板（1）而无需拆解或移开其他模块。

另外，放置在属于两个连续非磁性板（4）的两个连续轴（A）上的两个或多个磁性延长器（3）的位置同样覆盖轭（6）的全部内表面（8）。

磁性延长器（3）的数量也模块化。一个实施例显示这些延长器能覆盖轭的全部内表面（8）。这些磁性延长器在维护或维修工作需要时可以单独地拆除。

图3显示了与风力发电机的定子（10）结合时转子布置的磁特性。磁通量在图中用切割磁体的实线表示。实线由磁性延长器（3）引导，形成显示低损耗的磁通路。通过引导磁通量穿过磁性延长器（3）来最小化磁泄露。

图3还显示了两个连续的不同磁性延长器（3）的优选定位。这两个连续的磁性延长器（3）在彼此靠近的范围或一个与另一个接触。还显示了沿轴（B）对称布置，其中，轴（B）由图3所示的永磁体（2）的截面的径向轴限定。

有利地，第一孔（7）和第二孔（11）可以是通孔并与磁性延长器（3）表面对应的第三孔协作。这些第三孔可以是钻的或镗的，并配备螺丝部分来安装螺栓。螺栓和带有螺丝部分的孔是非常简单的布置，不需要额外使用粘合剂。

这样，移除轭外表面（9）上的一个组件的固定装置或螺栓就意味着移除放置在轭内表面（8）上的一个磁性延长器（3）。

附图显示的实施例不是任何形式的限制。本发明由权利要求所限定。

Claims (14)

1.一磁体盖板组件（1,4），用于定位和保护风力涡轮发电机的转子轭（6）上的单个的永磁体（2），所述磁性盖板组件（1,4）包括：磁体盖板(1)，由软磁性材料制成，构造成覆盖上述单个永磁体（2）；其特征在于：

一非磁性板（4）永久地固定在所述磁体盖板（1）上，非磁性板（4）包括将磁体盖板组件（1,4）固定到转子轭外表面（9）上的装置，该固定装置可以移动来允许单个盖板组件（1,4）安装和拆卸。

2.用于转子轭（6）的布置，包括：

根据权利要求1所述的磁体盖板组件（1,4），

磁性延长器（3），构造用于引导翼状涡轮发电机磁通量，其特征在于，

磁性延长器（3）固定在转子轭（6）的内表面（8）上。

3.根据权利要求2所述的用于转子轭（6）的布置，其特征在于，

磁性延长器（3）沿第一轴（A）对称固定在轭（6）的内表面（8）上，第一轴（A）由轭的外圆柱的径向限定，上述径向横切轭（6）表面穿过选择的第一孔（7）和第二孔（11）。

4.根据权利要求2或3所述的用于转子轭（6）的布置，其特征在于，磁性延长器（3）的截面为二维多边形。

5.根据权利要求4所述的用于转子轭（6）的布置，其特征在于，所述多边形大体是一截头三角形。

6.根据权利要求2或3所述的用于转子轭（6）的布置，其特征在于，具有至少两个磁性延长器（3），沿第二轴（B）对称布置，第二轴（B）由轭圆柱的径向限定，上述径向横切轭（6）表面穿过磁体盖板宽度（W）的中心。

7.根据权利要求2或3所述的用于转子轭（6）的布置，其特征在于，非磁性板（4）的固定装置是对应于转子轭第一孔（7）的第二孔（11）。

8.根据权利要求7所述的用于转子轭（6）的布置，其特征在于，通过轭（6）的第一孔（7）或第二孔（8）引导螺栓，并将螺栓固定或拧入孔中。

9.根据权利要求2或3所述的用于转子轭（6）的布置，其特征在于，至少两个磁体盖板组件（1，4）并排放在转子轭表面（9）上。

10.根据权利要求9所述的用于转子轭（6）的布置，其特征在于，许多磁体盖板组件（1，4）一个挨着一个放置，覆盖转子轭全部外表面（9）。

11.将单个永磁体（2）安装在风力涡轮发电机的转子轭（6）上的方法，包括以下步骤：

单独放置至少一个的永磁体（2）在转子轭的外表面（9）上，

放置单个永磁体盖板组件（1，4）在上述单个的永磁体（2）上，

将非磁性板（4）上的第二孔（11）与转子轭（6）的第一孔（7）对齐，

固定永磁体盖板组件（1,4）到转子轭（6）上。

12.根据权利要求11所述的安装单个永磁体（2）方法，进一步包括以下步骤：将至少一个磁性延长器（3）固定在转子轭（6）的内表面（8）上，从而最小化转子工作时的磁通泄露。

13.拆卸或维护在风力涡轮发电机的转子轭（6）上的单个永磁体（2）的方法，包括以下步骤：

接近转子轭外表面(9)，

单独从转子轭表面分离至少一个根据权利要求1所述的永磁体盖板组件（1，4）。

14.根据权利要求13所述的拆卸或维护单个永磁体（2）的方法，进一步包括以下步骤：

单独分离转子轭内表面（8）上的至少一个磁性延长器（3）。

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