CN104467224A - 永久磁铁回转电机和风力发电系统 - Google Patents

永久磁铁回转电机和风力发电系统 Download PDF

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Abstract

根据一实施方式的永久磁铁回转电机包括转子铁心(12)和定子铁心(13)。转子铁心(12)附接至旋转轴(11)并且具有永久磁铁。定子铁心(13)布置成在旋转轴(11)的径向方向上面向转子铁心(12)，并且具有槽(31)和绕线(32)。所述槽(31)设有绕线(32)。这里，绕线(32)以集中缠绕的方式来缠绕。此外，每极每相槽数q是满足下列关系表达式(A)的分数：1/4<q<1/2...(A)。

Description

永久磁铁回转电机和风力发电系统
技术领域
本文描述的实施方式总的来说涉及一种永久磁铁回转电机和一种风力发电系统。
背景技术
永久磁铁回转电机包括其中永久磁铁设置在转子铁心处的转子和其中绕线设置在定子铁心的槽处的定子。永久磁铁回转电机例如是内转子型，并且定子在旋转轴的径向方向上布置在转子的外侧。
永久磁铁回转电机用作例如风力发电系统中的发电机。永久磁铁回转电机包括分散缠绕的绕线，并且被构造成使得每极每相槽数q是满足关系1<q≤3/2的分数。例如，当永久磁铁回转电机是三相交流发电机(相数m＝3)并且包括14极永久磁铁(极数p＝14)和48个槽(槽数s＝48)时，每极每相槽数q是8/7(q＝s/(m×p)＝48/(3×14))。
根据上述构造(分数槽)，在永久磁铁回转电机中，当每极每相槽数q被设定为与每极每相槽数q是整数(整数槽)的情况相同时，即使当极数p增大时，可以应用的槽数s的种类也增加。结果，能够抑制槽数s增大。此外，即使当极数p增大而使得在低速发电机中感应电压的频率高时，与整数槽相比，分数槽也能够抑制槽数的增大，因此，能够抑制用于形成槽的冲压处理的次数增加。
近年来，风力发电系统被安装在海洋上，并且其大型化一直在进行中。根据上述内容，由于风车叶片的具有大尺寸的直径和其强度之间的关系而要求低速风力发电系统。另外，在风力发电系统中，存在发电机在低速下被直接驱动而不在风车和发电机之间提供增速齿轮以使得能够根据在海洋上的安装而减少维护和提高可靠性的情况。例如，在每分钟约10转的条件下进行发电机的驱动。
为了在发电系统的输出部分输出50Hz到60Hz的电压，发电机的输出频率在变频器处进行转换。然而，输入到变频器的频率的下限(输入下限频率)为例如约10Hz，因此，有必要使极数p较大来将发电机的发电电压设定在下限频率。例如，极数p为120极至140极。此外，在这种情况下，当上述永久磁铁回转电机用作发电机时，槽数s为480个。
考虑到这些情况，在该永久磁铁回转电机中，每一个槽的横截面积变小，并且绝缘膜在槽中所占的比例变大，并且因此，能够被插入槽中的绕线的横截面积变小。结果，在该永久磁铁回转电机中，绕线的铜损变大，并且存在难以充分提高发电效率等的情况。特别是，当永久磁铁回转电机用作在低速下被驱动的发电机时，存在上述问题的出现变得明显的情况。
附图说明
图1是示出根据一实施方式的风力发电系统的主要部分的视图。
图2是示出根据该实施方式的永久磁铁回转电机的主要部分的视图。
图3是示出根据该实施方式的永久磁铁回转电机的主要部分的视图。
图4是示出根据该实施方式的永久磁铁回转电机中的定子铁心的一部分的视图。
图5是示意性地示出根据该实施方式的永久磁铁回转电机中的绕线的布置的视图。
图6是示出在根据该实施方式的永久磁铁回转电机中每极每相槽数q和绕线系数K之间的关系以及每极每相槽数q和铜损比率Z之间的关系的视图。
图7是示出关于根据该实施方式的风力发电系统的变型例的主要部分的视图。
具体实施方式
根据一个实施方式，永久磁铁回转电机包括转子铁心和定子铁心。转子铁心附接至旋转轴，并且具有永久磁铁。定子铁心布置成在旋转轴的径向方向上面向转子铁心，并且具有槽和绕线(coil)。这些槽被设有绕线。这里，绕线以集中缠绕的方式来缠绕。此外，每极每相槽数q是满足下列关系表达式(A)的分数。
1/4<q<1/2...(A)
参照附图对各实施方式进行描述。
[A]风力发电系统的构造
图1是示出根据一实施方式的风力发电系统的主要部分的视图。在图1中，风力发电系统的侧面被示意性地示出，并且关于其一部分的横截面被示出。
风力发电系统1例如是呈图1所示的上风式螺旋桨风车，包括塔2、机舱3、转子毂4和叶片5。
在该风力发电系统1中，塔2沿竖直方向延伸，并且塔2的下端部被固定在嵌入地下的基座(未示出)上。
机舱3设置在塔2的上端部。永久磁铁回转电机10作为发电机容纳在机舱3中。在永久磁铁回转电机10中，旋转轴11大致沿水平方向延伸，并且旋转轴11由轴承11J可旋转地支撑。
转子毂4设置在永久磁铁回转电机10的旋转轴11处。
叶片5设置在转子毂4处。叶片5在旋转轴11的径向方向上朝向外侧延伸。各叶片5以转子毂4为中心在旋转轴11的周向(旋转方向)上以相等间隔被布置。
在风力发电系统1中，例如，叶片5接收沿着旋转轴11的轴向流动的风，旋转轴11旋转，由此，在永久磁铁回转电机10处进行发电。
[B]永久磁铁回转电机10的构造
图2和图3是均示出了根据本实施方式的永久磁铁回转电机的主要部分的视图。图2示意性地示出永久磁铁回转电机的前面。此外，图3放大地示出了图2的一部分。需要注意的是，在图3中示出的诸如永久磁铁21、槽31和绕线32等细节部分没有在图2中示出。
如图2和图3所示，永久磁铁回转电机10包括旋转轴11、转子铁心12和定子铁心13。
各细节随后进行描述，但是在本实施方式中，永久磁铁回转电机10例如作为内转子型的三相交流发电机(相数m＝3)被应用于风力发电系统1(参照图1)。此外，在定子铁心13处，绕线32以集中缠绕的方式来缠绕。此外，每极每相槽数q是满足下列关系表达式(A)的分数。
1/4<q<1/2...(A)
需要注意的是，每极每相槽数q通过槽数s、极数p和相数m由下列表达式(B)来表示。
q＝s/(p×m)...(B)
下文中，对构成永久磁铁回转电机10的每个部分的细节按顺序进行描述。
[B-1]旋转轴11
旋转轴11是如图2和图3中所示的圆柱形，并且转子铁心12经由肋110附接到其上。
[B-2]转子铁心12
转子铁心12是如图2和图3所示的圆筒形，并且其内径大于旋转轴11的外径。转子铁心12的内周面布置成在旋转轴11的径向方向上面向旋转轴11的外周面，并且转子铁心12与旋转轴11同轴。转子铁心12通过肋110固定到旋转轴11，并且根据旋转轴11的旋转而旋转。
转子铁心12通过例如堆叠多个电磁钢板而被形成。转子铁心12可以通过例如将诸如铁的铁磁材料折叠成圆形而被形成，或者转子铁心12可以形成为其中铁磁材料被制成圆筒形的铸件等。
如图3所示，转子铁心12设有永久磁铁21。永久磁铁21以多个设置在转子铁心12的外周部。所述多个永久磁铁21以相等的间距布置，使得它们极性在旋转轴11的周向(旋转方向)上交替(参照图2)。
在图3中，八个永久磁铁21被示出，但在本实施方式中，例如，160块永久磁铁21附接到转子铁心12的外周部。
[B-3]定子铁心13
定子铁心13是如图2和图3所示的圆筒形，并且其内径大于转子铁心12的外径。定子铁心13的内周面布置成在旋转轴11的径向方向上以一距离面向转子铁心12的外周面，并且定子铁心13与旋转轴11和转子铁心12中的每一个都同轴。
如图2所示，在本实施方式中，定子铁心13通过组合多个定子铁心元件13A至13F而形成。例如，定子铁心13通过组合被分成彼此相同形状的六块定子铁心元件13A至13F而形成。
如图3所示，定子铁心13具有槽31，并且槽31以多个形成在定子铁心13的内周面上。所述多个槽31在旋转轴11的周向(旋转方向)上(参照图2)以相等的间距布置。
在本实施方式中，其中各槽31形成在定子铁心13处的槽数s是构成定子铁心13的多个定子铁心元件13A至13F的数目的整数倍。在图3中，示出了其槽号从1(#1)到9(#9)的那些槽31。然而，在本实施方式中，槽31沿整个圆周形成，因此，例如，其槽号从1(#1)到180(#180)的那些槽31被形成。即，共计180个槽31形成在定子铁心13的内周部，并且槽数s是定子铁心元件13A至13F的数目(6个)的整数倍。
如图3所示，定子铁心13设有绕线32，并且绕线32以多个设置在定子铁心13的槽31处。
在本实施方式中，如图3所示，U相绕线32，V相绕线32和W相绕线32分别包括在内。U相绕线32是在图3中由“U”和“U*”表示的部分，并且“U”和“U*”表示流动的电流方向彼此相反。V相绕线32和W相绕线32被类似地表示。
如图3所示，两个绕线32布置在一个槽31处。即，绕线32呈所谓的二重(duplex)缠绕的方式。例如，V相绕线32和W相绕线32两者被布置在槽号是1(#1)的槽31处。
图4是示出了根据本实施方式的永久磁铁回转电机中的定子铁心的一部分的视图。图4放大地示出图3中槽部的一部分。
如图4所示，在定子铁心13中在槽31形成的部分与绕线32之间形成有绝缘膜33，并且它们两者通过绝缘膜33进行电绝缘。
此外，如图4所示，绝缘膜33还形成于布置在一个槽31处的两个绕线32之间，并且两个绕线通过绝缘膜33电绝缘。
需要注意的是，绝缘膜33的厚度t由在永久磁铁回转电机10处感应的电压的大小等来确定。即使槽31的横截面积变小，绝缘膜33的厚度t也不改变，因此，当槽31的横截面积变小时绝缘膜33在槽31的横截面积中所占的比例变大。
图5是示意性地示出了各绕线在根据本实施方式的永久磁铁回转电机中的布置的视图。在图5中，与图3相同的部分被示出。此外，在图5中，各绕线的布置通过使用与图3相同的“U”，“U*”，“V”，“V*”，“W”，“W*”示出。
如图5所示，要缠绕的槽31的间距是U相绕线32、V相绕线32和W相绕线32的每一个中的间距。
具体而言，U相绕线32在具有槽号#4(U*)的槽31和具有槽号#5(U)的槽31处被缠绕。类似地，该U相绕线32在具有槽号#5(U)的槽31和具有槽号#6(U*)的槽31处被缠绕，并且在具有槽号#6(U*)的槽31和具有槽号#7(U)的槽31处被缠绕。
V相绕线32在具有槽号#1(V*)的槽31和具有槽号#2(V)的槽31处被缠绕。类似地，该V相绕线32在具有槽号#2(V)的槽31和具有槽号#3(V*)的槽31处被缠绕，并且在具有槽号#3(V*)的槽31和具有槽号#4(V)的槽31处被缠绕。
W相绕线32在具有槽号#7(W*)的槽31和具有槽号#8(W)的槽31处被缠绕。类似地，该W相绕线32在具有槽号#8(W)的槽31和具有槽号#9(W*)的槽31处被缠绕，并且在具有槽号#9(W*)的槽31和具有槽号#10(W)的槽31处被缠绕。
虽然未示出，但是在本实施方式中，槽号#1至槽号#9之间的布置在除了槽号#1至槽号#9之外的位置处顺序地重复。因此，分别具有60个U相绕线32、V相绕线32以及W相绕线32，并且共计180个绕线32设置在180个槽31处。如上所述，在本实施方式中，绕线32以“集中缠绕”的方式来缠绕。
[B-4]每极每相槽数q
在本实施方式的永久磁铁回转电机10中，如上所述，槽数s为180个(s＝180)，极数p是160极(p＝160)，并且相数m为三相(m＝3)。
因此，从上述表达式(B)得出，本实施方式的永久磁铁回转电机10的每极每相槽数q是分数“3/8”(q＝3/8)。因此，根据本实施方式的永久磁铁回转电机10满足上述表达式(A)的关系(1/4<q<1/2)。
[C]表达式(A)的关系
图6是示出了在根据该实施方式的永久磁铁回转电机中每极每相槽数q和绕线系数K之间的关系以及每极每相槽数q和铜损比率Z之间的关系的视图。
在图6中，关于每极每相槽数q和绕线系数K之间的关系以及每极每相槽数q和铜损比率Z之间的关系的仿真结果被示出。在图6中，水平轴线是每极每相槽数q。另一方面，竖直轴线是绕线系数K或铜损比率Z。对永久磁铁回转电机的设计仿真是在改变每极每相槽数q的同时被执行。
在上文的描述中，“绕线系数K”是指永久磁铁21和绕线32之间磁耦合的程度。此外，“铜损”是指通过绕线32的电阻损耗的能量，而“铜损比率Z”是指铜损相对于当每极每相槽数q为1/2时的铜损的比率。即，“铜损比率Z”是指在当每极每相槽数q为1/2时的铜损被设定为1的条件下当每极每相槽数q被改变时的铜损。
虽然未示出，但是当每极每相槽数q为1时绕线系数K是0.966(当q＝1时，K＝0.966)，并且在每极每相槽数q小于1的范围(q<1)内，绕线系数K与每极每相槽数q为1的情况相比要小。然而，如图6所示，当每极每相槽数q被设定为进一步小于1/2(q<1/2)时，绕线系数K变成大约相同程度的值处的最大值，并且之后变小。
在如图6所示，在每极每相槽数q小于1/2且大于7/20的范围(7/20<q<1/2)内，铜损比率Z随着每极每相槽数q变小而变小。在每极每相槽数q为7/20的附近，铜损比率Z变为近似恒定。
这可能是由以下原因引起的。当每极每相槽数q小于7/20时，每极每相槽数q与槽数s成比例，因此，槽数s变小，并且每一个槽31的横截面积(参照图4等)变大。因此，绝缘膜33在槽31中所占的比例(参照图4等)变小，并且在槽31处能够插入绕线32的面积变大。此外，在每极每相槽数q小于1/2且大于7/20的范围内，绕线系数K随着每极每相槽数q变小而变大，因此，插入槽31中的绕线数目减小，并且电流密度变低。因此，可以想到，由于上述原因，在每极每相槽数q小于1/2且大于7/20的范围(7/20<q<1/2)内，铜损比率Z变低。即，铜损变小。
此外，在每极每相槽数q小于3/10的范围内，铜损比率Z随着每极每相槽数q变小而变大。
这可能是由以下原因引起的。当每极每相槽数q小于3/10(q<3/10)时，槽数s变小，并且每一个槽31的横截面积(参照图4等)变大。因此，绝缘膜33(参照图4等)在槽31中所占的比例变小，因此，能够插入绕线32的面积在一定程度上变大。然而，在每极每相槽数q小于3/10的范围内，绕线系数K的值随着每极每相槽数q变小而变小。结果，插入槽31中的绕线数目增加，电流密度变高，并且因为槽面积增大导致效果被取消。因此，可以想到，铜损比率Z变大，并且铜损增大。
如图6所示，在如上述表达式(A)所示的每极每相槽数q大于1/4且小于1/2的范围内，铜损比率Z低于其它范围。即，铜损小。
在风力发电系统中，铜损所占的比例在诸如齿轮和发电机等元件中的总损耗之中较大。如图6所示，当每极每相槽数q在如上述表达式(A)所示的大于1/4且小于1/2的范围内时，铜损小于当其中绕线变为标准的集中缠绕的、每极每相槽数q为1/2时的情况。因此，在本实施方式中，每极每相槽数q满足上述表达式(A)，因此，能够提高风力发电系统的效率。
需要注意的是，当每极每相槽数q增大时，槽数s增大，形成槽31时的冲压处理的次数增加，因此，优选在考虑这点时设定每极每相槽数q。
[C]总结
在本实施方式中，每极每相槽数q是如上所述满足下列关系表达式(A)的分数。
1/4<q<1/2...(A)
具体而言，在本实施方式的永久磁铁回转电机10中，如上所述，槽数s为180个(s＝180)，极数p是160极(p＝160)，并且相数m为三相(m＝3)。因此，本实施方式的永久磁铁回转电机10的每极每相槽数q是分数“3/8”(q＝3/8)，并且满足上述表达式(A)的关系。
因此，在本实施方式的永久磁铁回转电机10中，如上所述，能够降低铜损(参照图6)。结果，能够提高本实施方式中风力发电系统1的效率。
具体地说，每极每相槽数q为3/8(q＝3/8)，因此，绕线系数K超过0.94而大致为q<1/2的区域处的最大值。此外，槽数变得适当，并且槽的横截面积大致变为最大值。因此，由于这两种效果导致铜损变小，损耗变为最小，这是优选的。
另外，相数为三相(m＝3)，因此，连接到当前的电力系统是优选的。
此外，在本实施方式的永久磁铁回转电机10中，定子铁心13如上所述地通过组合多个定子铁心元件13A至13F而被构成。其中槽31被形成在定子铁心13处的槽数s是构成定子铁心13的多个定子铁心元件13A至13F的数目的整数倍。具体而言，共计180个槽31形成在定子铁心13的内周部，并且槽数是定子铁心元件13A至13F的数目(6个)的整数倍。因此，在本实施方式中，能够将彼此相同数目的槽31布置到所述多个定子铁心元件13A至13F的每一个中。
[D]变型例
[D-1]变型例1
在上述实施方式中，描述了永久磁铁回转电机10用作风力发电系统1中的发电机的情况，但不限于此。永久磁铁回转电机10可被用于除了风力发电系统1之外的设备。
[D-2]变型例2
在上述实施方式中，描述了永久磁铁回转电机10中每极每相槽数q为3/8(q＝3/8)的情况，但不限于此。如在上述表达式(A)中示出的，每极每相槽数q可以不同于3/8，只要每极每相槽数q在大于1/4且小于1/2的范围(1/4<q<1/2)内即可。
[D-3]变型例3
在上述实施方式中，描述了永久磁铁回转电机10中槽数s为180个(s＝180)且极数p为160极(p＝160)的情况，但不限于此。如在上述表达式(A)中示出的，可以适当地选择槽数s和极数p，使得每极每相槽数q在大于1/4且小于1/2的范围(1/4<q<1/2)内。
[D-4]变型例4
在上述实施方式中，描述了永久磁铁回转电机10中感应的电压的相数m是三相(U相，V相，W相)的情况，但不限于此。相数m可以不同于三相。例如，相数可以是两相或四相或更多相。
[D-5]变型例5
在上述实施方式中，描述了转子毂4附接到风力发电系统1中永久磁铁回转电机10的旋转轴11上的情况，但不限于此。
图7是示出了关于根据该实施方式的风力发电系统的变型例的主要部分的视图。在图7中，风力发电系统的侧面被示意性地示出，并且关于与图1相同的部分的横截面被示出。
如图7所示，齿轮20可以介于永久磁铁回转电机10的旋转轴11和转子毂4之间。
[D-6]变型例6
在上述实施方式中，描述了永久磁铁回转电机10是内转子型的情况，但不限于此。永久磁铁回转电机10可以是外转子型。即，转子可在旋转轴的径向方向上布置在定子的外侧。
<其它>
虽然对某些实施方式进行了说明，但是这些实施方式仅仅是以举例的方式提出的，并不旨在限制本发明的范围。事实上，本文描述的新颖实施方式可以以各种其它形式来实施；此外，可以按本文描述的实施方式的形式进行各种省略、替代和改变而不脱离本发明的主旨。所附权利要求及其等同方案旨在涵盖落入本发明的范围和主旨之内这些形式或修改。

Claims (5)

1.一种永久磁铁回转电机，其包括：
转子铁心，其附接至旋转轴并且具有永久磁铁；和
定子铁心，其布置成在旋转轴的径向方向上面向转子铁心，所述定子铁心具有复数槽和复数绕线，所述复数槽被提供有所述复数绕线，
其中，所述绕线以集中缠绕的方式被缠绕，并且其中每极每相槽数q是满足下列关系表达式(A)的分数：
1/4<q<1/2...(A)。
2.根据权利要求1所述的永久磁铁回转电机，其中
所述每极每相槽数q为3/8。
3.根据权利要求1或2所述的永久磁铁回转电机，其中
相数为三相。
4.根据权利要求1或2所述的永久磁铁回转电机，其中
所述定子铁心通过组合多个定子铁心元件而被构成，并且
所述槽形成在所述定子铁心处的槽数是构成所述定子铁心的多个定子铁心元件的数目的整数倍。
5.一种风力发电系统，包括：
根据权利要求1或2所述的永久磁铁回转电机，其中
其中所述永久磁铁回转电机的旋转轴通过风力旋转，由此，在永久磁铁回转电机处进行发电。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110176842A (zh) * 2018-02-19 2019-08-27 西门子歌美飒可再生能源公司 用于在集中绕组电机中使用的定子线圈的形成
CN110337772A (zh) * 2017-02-02 2019-10-15 西门子歌美飒可再生能源公司 分段定子电机

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6610415B2 (ja) * 2016-04-28 2019-11-27 アイシン精機株式会社 三相同期機およびその製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6781276B1 (en) * 1998-12-15 2004-08-24 Bonus Enegy A/S Generator for a windmill, stator module for use in such a generator and use of such a generator
WO2013026088A1 (en) * 2011-08-19 2013-02-28 Newsouth Innovations Pty Limited Interior permanent magnet machine

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0024207B1 (en) * 1979-08-17 1983-04-13 Alan Ralston Rice Pile-driving apparatus
US4968911A (en) * 1985-11-20 1990-11-06 Allied-Signal Inc. Clam-shell stator construction for electrical machines
FR2759369B1 (fr) * 1997-02-13 1999-04-02 Essilor Int Nouveaux monomeres mono(thio)(meth)acrylates, composes intermediaires pour la synthese de ces monomeres, compositions polymerisables et polymeres obtenus et leurs applications optiques et ophtalmiques
US6894413B2 (en) * 2001-12-20 2005-05-17 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Permanent magnet dynamo electric machine, and permanent magnet synchronous generator for wind power generation
US6742788B1 (en) * 2002-09-17 2004-06-01 Shan-Yuan Chan Replaceable skate assembly
FI119748B (fi) * 2006-12-21 2009-02-27 Kone Corp Sähkömoottori
TWI411199B (zh) * 2007-03-08 2013-10-01 Sanyo Electric Co 線性電動機
IT1401625B1 (it) * 2010-08-04 2013-07-26 Nuova Saccardo Motori S R L Generatore a magneti permanenti con effetto cogging ridotto e relativo magnete.
JPWO2013161019A1 (ja) * 2012-04-25 2015-12-21 株式会社安川電機 回転電機および風力発電システム
WO2014030246A1 (ja) * 2012-08-23 2014-02-27 株式会社安川電機 回転電機および風力発電システム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6781276B1 (en) * 1998-12-15 2004-08-24 Bonus Enegy A/S Generator for a windmill, stator module for use in such a generator and use of such a generator
WO2013026088A1 (en) * 2011-08-19 2013-02-28 Newsouth Innovations Pty Limited Interior permanent magnet machine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110337772A (zh) * 2017-02-02 2019-10-15 西门子歌美飒可再生能源公司 分段定子电机
US11196314B2 (en) 2017-02-02 2021-12-07 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Segmented stator electrical machine
CN110176842A (zh) * 2018-02-19 2019-08-27 西门子歌美飒可再生能源公司 用于在集中绕组电机中使用的定子线圈的形成

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