CN109831044B

CN109831044B - 永磁发电机的永磁体支撑件

Info

Publication number: CN109831044B
Application number: CN201811406472.1A
Authority: CN
Inventors: Z.阿扎; A.杜克
Original assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Current assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Priority date: 2017-11-23
Filing date: 2018-11-23
Publication date: 2022-05-31
Anticipated expiration: 2038-11-23
Also published as: CN109831044A; EP3490109A1; DK3490109T3; EP3490109B1

Abstract

本发明涉及永磁发电机的永磁体支撑件。本发明描述了永磁发电机（10）的永磁体支撑件（101、102、103、104、105、106），其包括：多个侧面（110、120），其中的至少一个设置成接触所述永磁发电机（10）的永磁体（200）；至少一个第一槽（121），其形成在所述永磁体支撑件（101、102、103、104、105、106、130）中的所述多个侧面（110、120、125、126、127、128）中的一个上。

Description

永磁发电机的永磁体支撑件

技术领域

本发明涉及减少永磁发电机中的涡流损耗的领域。特别地，本发明涉及永磁发电机的永磁体支撑件和制造永磁发电机的永磁体支撑件的方法。这样的永磁体支撑件和制造方法可以被特别地用于风力涡轮发电机中。

背景技术

在上述特定技术领域中，为了减少涡流损耗，通常使用永磁体的磁体分段（magnetsegmentation）。根据磁体分段的实践，磁体元件被轴向和/或周向切割成小磁片，然后该小磁片在所有侧表面上被抛光。然后，这些小磁片在一个永磁体单元中被粘回一起。

作为对如上所述的分段的替代或补充，可以在永磁体上设置局部切口以便破坏涡流路径，如US 6359359中所示。

然而，在现有技术中，即使涡流也延伸到永磁体的支撑件，该支撑件也没有被特别地设计用于破坏涡流路径。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种有效且廉价的技术，用于通过减少永磁体支撑件中的涡流损耗来减少永磁发电机中的总损耗。

该目的可以通过根据本申请的基本方案所述的永磁发电机的永磁体支撑件和制造该永磁体支撑件的方法来解决。本发明的有利实施例通过本申请的优选方案来描述。

根据本发明的第一方面，提供了一种永磁发电机的永磁体支撑件。所述永磁体支撑件包括：

多个侧面，所述多个侧面中的至少一个第一侧面设置成（subject to）接触所述永磁发电机的永磁体；

至少一个第一槽，其形成在所述永磁体支撑件中的所述多个侧面中的一个上。

根据本发明的第二方面，提供了一种包括上述永磁体支撑件的永磁发电机。

根据本发明的第三方面，提供了一种包括上述永磁发电机的风力涡轮机。

根据本发明的第四方面，提供了一种制造永磁发电机的永磁体支撑件的方法。所述方法包括：

提供永磁体支撑件，其具有多个侧面，所述多个侧面中的至少一个第一侧面设置成接触所述永磁发电机的永磁体；

在所述永磁体支撑件中的所述多个侧面中的一个上形成至少一个第一槽。

根据本发明的可能的实施例，所述永磁发电机（permanent magnet generator）可以是电气发电机（electrical generator）。特别地，但非排他地，电气发电机可以被用在风力涡轮机中。

有利地，本发明的一个或多个槽破坏永磁体支撑件中的涡流路径，从而减少涡流损耗，并且因此，减少永磁发电机中的总损耗。

例如，通过多线切割、激光切割、等离子切割或自生气切割，可以在支撑件中容易且成本效益高地形成所述槽。

根据本发明的相应的实施例，所述永磁体支撑件包括至少一个第二侧面，所述第二侧面相对于所述第一侧面是相对的侧面，至少一个第一槽形成在所述永磁体支撑件中的所述第一侧面或所述第二侧面中的一个上。

根据本发明的其他相应的实施例，所述永磁体支撑件包括连接所述第一侧面和所述第二侧面的另一第三横向侧面（lateral side），至少一个第一槽形成在所述永磁体支撑件中的所述第三横向侧面上。

特别地，所述永磁体支撑件可以是规则长方体，其中，第一侧面和第二侧面相应地是两个顶侧和底侧，以接触永磁发电机的永磁体以及定子或转子的后部区域。多个横向侧面连接该规则长方体的顶侧和底侧。在这样的永磁体支撑件中，至少一个第一槽形成在顶侧、底侧或横向侧面中的任何侧面中。根据其他实施例，所述永磁体支撑件可以具有不规则的形状，具有多个侧面。在这样的永磁体支撑件中，至少一个第一槽形成在不规则的永磁体支撑件的任何侧面中。

根据本发明的相应的实施例，至少一个第一槽可以相对于永磁发电机的轴线轴向或周向定向或者以包含在0°和90°之间的角度定向。至少一个第一槽也可以径向定向，特别是当所述槽被设置在永磁体支撑件的横向侧面上时。

根据本发明的另外的相应实施例，所述永磁体支撑件包括至少第一多个槽，其形成在所述永磁体支撑件中的第一侧面和第二侧面中的至少一个上。有利地，所述第一多个槽可以彼此平行。

根据本发明的一个特定实施例，所述第一多个槽中的槽彼此规则地隔开。根据本发明的其他实施例，所述第一多个槽彼此不规则地隔开。

根据本发明的另外的相应实施例，所述第一多个槽中的至少两个槽可以具有不同的长度或宽度或深度。

根据本发明的其他相应的实施例，所述永磁体支撑件包括至少第二多个槽，其形成在所述永磁体支撑件中的第一侧面或第二侧面或第三侧面中的至少一个上，所述第二多个槽彼此平行并且相对于第一多个槽倾斜。

根据本发明的一个特定实施例，所述第一多个槽和所述第二多个槽中的槽以如下方式来相互设置，即：使得其中一种多个槽相对于永磁发电机的轴线轴向定向，并且另一种多个槽相对于永磁发电机的轴线周向定向，即相对于彼此形成90°的角度。

根据本发明的其他相应的实施例，一第一槽形成在所述永磁体支撑件中的所述多个侧面中的一个上，并且至少一个第二槽形成在所述永磁体支撑件中的所述多个侧面中的另一个上。

因此，例如，第一多个槽可以被设置在所述永磁体支撑件的一个侧面上，而第二多个槽可以被设置在相对的侧面上或横向侧面上。

根据本发明的其他相应的实施例，设置有槽的永磁体支撑件可包括基板，所述支撑件的第二侧面设置成连接到永磁发电机的转子或定子。

作为形成在基板上的槽的替代或补充，槽也可以形成在永磁发电机的转子或定子的后部区域上，基板或者直接地永磁体被耦接到所述后部区域。

根据本发明的实施例，至少一个槽被形成为相对于它形成在其上的侧面垂直或倾斜。

必须要注意的是，已参考不同的主题描述了本发明的实施例。特别地，一些实施例已参考装置类型的权利要求来描述，而其他实施例已参考方法类型的权利要求来描述。然而，本领域技术人员将会从上文和下面的描述获悉，除非另外声明，否则除了属于一种类型的主题的特征的任何组合外，与不同主题相关的特征之间的任何组合、特别是装置类型权利要求的特征和方法类型权利要求的特征之间的任何组合也被认为利用本申请公开。

附图说明

本发明的上文所限定的方面以及另外的方面通过将在下文中描述的实施例的示例是显而易见的，并且参考这些实施例的示例来解释。将在下文中参考实施例的示例来更详细地描述本发明，但本发明并不限于这些实施例的示例。

图1示出了根据本发明的风力涡轮机的示意性剖视图，该风力涡轮机包括具有永磁体支撑件的永磁发电机。

图2示出了包括根据本发明的永磁体支撑件的永磁发电机的剖视图。

图3示出了耦接到永磁体的根据本发明的一个示例性实施例的永磁体支撑件的侧视图。

图4示出了根据本发明的第一示例性实施例的永磁体支撑件的轴测图。

图5示出了根据本发明的第二示例性实施例的永磁体支撑件的轴测图。

图6示出了根据本发明的第三示例性实施例的永磁体支撑件的轴测图。

图7示出了根据本发明的第四示例性实施例的永磁体支撑件的轴测图。

图8示出了根据本发明的第五示例性实施例的永磁体支撑件的轴测图。

图9示出了根据本发明的第六示例性实施例的永磁体支撑件的轴测图。

图10示出了根据本发明的第七示例性实施例的永磁体支撑件的轴测图。

图11示出了根据本发明的第八示例性实施例的永磁体支撑件的轴测图。

图12示出了根据本发明的第九示例性实施例的永磁体支撑件的轴测图。

图13示出了根据本发明的第十示例性实施例的永磁体支撑件的轴测图。

具体实施方式

附图中的图例是示意性的。要注意的是，在不同的附图中，相似或相同的元件配有相同的附图标记。

图1示出了根据本发明的风力涡轮机1。风力涡轮机1包括塔架2，其被安装在未描绘出的基础部上。机舱3被布置在塔架2之上。

风力涡轮机1还包括具有三个叶片4（在图1的透视图中仅两个叶片4可见）的风力转子5。风力转子5可围绕旋转轴线Y旋转。当未不同地指定时，下文中的术语“轴向”、“径向”以及“周向”是参考旋转轴线Y作出。

叶片4相对于旋转轴线Y径向延伸。

风力涡轮机1包括永磁发电机10。

风力转子5借助于可旋转的主轴9与永磁发电机10旋转地耦接。设置了示意性地描绘的轴承组件8，以便将转子5保持就位。可旋转的主轴9沿旋转轴线Y延伸。永磁发电机10包括定子11和转子12。转子12可相对于定子11绕旋转轴线Y旋转。

图2示出了包括根据本发明的永磁体支撑件的永磁发电机10的局部剖视图。

在图1和图2的实施例中，转子12相对于定子11处于径向外部并且可绕旋转轴线Y旋转。

根据本发明的其他可能的实施例（未在附图中呈现），转子12相对于定子11处于径向内部并且可绕旋转轴线Y旋转。

在图2的实施例中，多个永磁体200被附接到转子12。永磁体200被附接到转子12的面向定子11的一侧。

根据本发明的其他可能的实施例（未在附图中呈现），多个永磁体200被附接到定子11。

在图2的实施例中，转子12包括永磁体支撑件，该永磁体支撑件包括多个基板101、102、103、104、105、106和转子后部区域130。每个永磁体200借助于相应的基板101、102、103、104、105、106来附接到转子后部区域130。

图3示出了永磁体模块201，其包括永磁体200和附接到该永磁体200的相应的基板101、102、103、104、105、106。每个永磁体模块201的每个基板101、102、103、104、105、106被连接到设置在转子后部区域130中的相应的凹部131。

根据本发明的其他可能的实施例（未在附图中呈现），每个永磁体模块201被连接到定子11。

根据本发明的其他可能的实施例（未在附图中呈现），永磁体200被直接附接到转子12或定子11，特别是附接到转子后部区域130，而不使用基板101、102、103、104、105、106。

在本发明的所有实施例中，永磁体支撑件101、102、103、104、105、106、130包括：多个侧面，所述多个侧面中的至少一个第一侧面设置成接触永磁发电机10的永磁体200；以及形成在永磁体支撑件中的至少一个第一槽（处于所述多个侧面中的一个上）。

在附图4至13的实施例中，永磁体支撑件101、102、103、104、105、106、130包括：第一侧面110，其设置成接触永磁体200；第二侧面120，其相对于第一侧面110是相对的侧面；以及横向连接第一侧面110和第二侧面120的四个横向侧面125、126、127、128。永磁体支撑件101、102、103、104、105、106、130具有规则长方体的形状，其中，第一侧面110是顶侧，并且第二侧面120是底侧。根据其他实施例（未示出），永磁体支撑件具有不同的形状，例如具有不同数量的横向侧面或具有不规则的形状。

在附图4至13的实施例中，至少一个第一槽121形成在永磁体支撑件101、102、103、104、105、106、130中的第一侧面110或第二侧面120中的一个上。根据其他实施例（未示出），至少一个第一槽121形成在永磁体支撑件101、102、103、104、105、106、130中的横向侧面125、126、127、128中的一个上。

图4至图13示出了本发明的实施例，其中，基板101、102、103、104、105、106包括第一侧面110、第二侧面120以及一种或多种多个槽（one or more pluralities of slits）121、122。

根据本发明的进一步可能的实施例（未在附图中呈现），第一侧面110、第二侧面120以及一种或多种多个槽121、122可以被设置在定子11上或转子12上，特别是设置在转子后部区域130上。

根据本发明的进一步可能的实施例（未在附图中呈现），槽121、122可以被设置在基板101、102、103、104、105、106上以及定子11上或转子12上，特别是设置在转子后部区域130上。

在图4至图13的实施例中，第一侧面110设置成连接到相应的永磁体200，而第二侧面120设置成连接到转子后部区域130中的相应凹部131。

图4示出了基板的第一实施例101，其包括在基板101中的第一侧面110上形成的多个槽121。所述多个槽121彼此平行，轴向定向并且彼此规则地隔开。

根据本发明的另一可能的实施例（未在附图中呈现），基板101的所述多个槽121形成在第二侧面120上或者形成在第一侧面110和第二侧面120二者上。

图5示出了基板的第二实施例102，其包括在基板101中的第一侧面110上形成的多个槽121。所述多个槽121彼此平行，轴向定向并且彼此不规则地隔开。

图6示出了基板的第三实施例103，其包括在基板101中的第一侧面110上形成的多个槽121。所述多个槽121彼此平行，周向定向并且彼此规则地隔开。根据本发明的另一可能的实施例（未在附图中呈现），基板103的所述多个槽121彼此不规则地隔开。

图7示出了基板的第四实施例104，其包括第一多个槽121和第二多个槽122，两种多个121、122都形成在基板104中的第一侧面110上。第一多个槽121彼此平行并且轴向定向。第二多个槽122彼此平行并且周向定向，即第二多个槽122与第一多个槽121正交。

图8示出了基板的第五实施例105，其包括第一多个槽121和第二多个槽122，两种多个121、122都形成在基板104中的第一侧面110上和第二侧面120上。第一多个槽121彼此平行，轴向定向并且沿周向方向彼此规则地隔开。第二多个槽122彼此平行，周向定向并且沿轴向方向彼此规则地隔开。

图9示出了基板的第六实施例106，其包括第一多个槽121和第二多个槽122，两种多个121、122都形成在基板106中的第一侧面110上和第二侧面120上。第一多个槽121以第一角度相对于永磁发电机10的轴线倾斜，该第一角度包含在0°和90°之间。第二多个槽122以第二角度相对于永磁发电机10的轴线倾斜，该第二角度包含在0°和90°之间，该第二角度不同于该第一角度。特别地，第一多个槽121可以与第二多个槽122正交。

根据本发明的另一可能的实施例（未在附图中呈现），设置了至少一种多个槽121，其以第二角度相对于永磁发电机10的轴线倾斜，该第二角度包含在0°和90°之间。

图10示出了基板的第七实施例101a，其包括彼此平行且轴向定向的多个槽121。实施例101a与第一实施例101的区别在于，所述多个槽彼此不规则地隔开，并且它们具有不同的深度和宽度。特别地，深度和宽度在基板上可能潜在地是不规则的。

图11示出了基板的第八实施例101b，其包括彼此平行且轴向定向的多个槽121。实施例101b与第一实施例101的区别在于，所述多个槽中的两个槽相对于它们被设置在其上的第一侧面110倾斜。特别地，所述多个槽中的每一个都可以被实施为相对于它们被设置在其上的侧面成不同的相应倾斜角度。

图12和图13相应地示出了基板的第九实施例101c和第十实施例101d，它们包括彼此平行且轴向定向的多个槽121。实施例101c、101d它们自身与第一实施例101的区别在于，槽121是呈虚线形状不连续的，其不在基板的整个长度或宽度上延伸，即从一个横向侧面126延伸到相对的横向侧面128。

更一般而言，根据本发明的可能的实施例，槽121不必在基板的整个长度或宽度或高度上延伸。

可以提供多个其他实施例，例如作为图4至图13的上述实施例的组合，只要至少一个第一槽121形成在永磁体支撑件101、102、103、104、105、106、130中的第一侧面110或第二侧面120中的一个上。

借助通过多线切割或激光切割或等离子切割或自生气切割的制造步骤来添加槽121、122，可以方便地制造本发明的永磁体支撑件。

应当注意的是，术语“包括”并不排除其他元件或步骤，并且措词“一”、“一个”或“一种”并不排除多个。此外，联系不同实施例描述的元件可以被组合。还应当注意的是，权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。

Claims

1.永磁发电机（10）的永磁体支撑件（101、102、103、104、105、106、130），所述永磁体支撑件（101、102、103、104、105、106、130）包括：

多个侧面（110、120），多个侧面（110、120、125、126、127、128）中的至少一个第一侧面设置成接触所述永磁发电机（10）的永磁体（200），

至少一个第一多个槽（121），其形成在所述永磁体支撑件（101、102、103、104、105、106、130）中的所述多个侧面（110、120、125、126、127、128）中的一个上；

其中，所述第一多个槽（121）相对于所述多个侧面（110、120、125、126、127、128）中的它们被设置在其上的侧面倾斜，并且所述第一多个槽（121）中的每一个都被实施为相对于它们被设置在其上的侧面成不同的相应倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的永磁体支撑件（101、102），包括至少一个第二侧面（120），所述第二侧面（120）相对于所述第一侧面（110）是相对的侧面，

至少一个第一多个槽（121）形成在所述永磁体支撑件（101、102、103、104、105、106、130）中的所述第一侧面（110）或所述第二侧面（120）中的一个上。

3.根据权利要求2所述的永磁体支撑件（101、102），包括连接所述第一侧面（110）和所述第二侧面（120）的至少一个第三横向侧面（125、126、127、128），

至少一个第一多个槽（121）形成在所述永磁体支撑件（101、102、103、104、105、106、130）中的所述第三横向侧面（125、126、127、128）上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的永磁体支撑件（101、102），其特征在于，所述至少一个第一多个槽（121）相对于所述永磁发电机（10）的轴线轴向定向。

5.根据权利要求1至2中任一项所述的永磁体支撑件（103），其特征在于，至少一个第一多个槽（121）相对于所述永磁发电机（10）的轴线周向定向。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的永磁体支撑件（103），其特征在于，至少一个第一多个槽（121）相对于所述永磁发电机（10）的轴线径向定向。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的永磁体支撑件（108），其特征在于，至少一个第一槽（121）以包含在0°和90°之间的角度相对于所述永磁发电机（10）的轴线倾斜。

8.根据权利要求3所述的永磁体支撑件（101），

其特征在于，所述第一多个槽（121）彼此平行。

9.根据权利要求8所述的永磁体支撑件（104、105、106），所述永磁体支撑件（101、102、103、104、105、106）包括：

至少第二多个槽（122），其形成在所述永磁体支撑件（100）中的所述第一侧面（110）或所述第二侧面（120）或所述第三横向侧面（125、126、127、128）中的至少一个上，所述第二多个槽（122）彼此平行并且相对于所述第一多个槽（121）倾斜。

10.根据权利要求9所述的永磁体支撑件（104、105），其特征在于，所述第一多个槽（121）和所述第二多个槽（122）中的一者相对于所述永磁发电机（10）的轴线轴向定向，并且所述第一多个槽（121）和所述第二多个槽（122）中的另一者相对于所述永磁发电机（10）的轴线周向定向。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的永磁体支撑件（105），其特征在于，一第一槽（121）形成在所述永磁体支撑件（100）中的所述多个侧面（110、120、125、126、127、128）中的一个上，并且至少一个第二槽（123）形成在所述永磁体支撑件（100）中的所述多个侧面（110、120、125、126、127、128）中的另一个上。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的永磁体支撑件（101、102、103、104、105、106、130），其特征在于，所述永磁体支撑件（101、102、103、104、105、106）包括基板（101、102、103、104、105、106），所述永磁体支撑件（101、102、103、104、105、106）的第二侧面（120）设置成连接到所述永磁发电机（10）的转子（11）或定子（12），所述至少一个第一槽（121）形成在所述基板（101、102、103、104、105、106）上。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的永磁体支撑件（101、102、103、104、105、106），其特征在于，所述永磁体支撑件（101、102、103、104、105、106）包括所述永磁发电机（10）的定子（11）或转子（12）的后部区域（130），其中，至少一个第一槽（121）形成在所述后部区域（130）上。

14.一种永磁发电机（10），其包括根据权利要求1至13中任一项所述的永磁体支撑件（101、102、103、104、105、106）。

15.一种风力涡轮机（1），其包括根据权利要求14所述的永磁发电机（10）。

16.一种制造永磁发电机（10）的永磁体支撑件（101、102、103、104、105、106）的方法，包括：

提供永磁体支撑件（101、102、103、104、105、106），其具有多个侧面（110、120），多个侧面（110、120、125、126、127、128）中的至少一个第一侧面设置成接触所述永磁发电机（10）的永磁体（200），

在所述永磁体支撑件（101、102、103、104、105、106、130）中的所述多个侧面（110、120、125、126、127、128）中的一个上形成至少一个第一多个槽（121），

17.根据权利要求16所述的制造永磁发电机（10）的永磁体支撑件（101、102、103、104、105、106）的方法，其特征在于，至少一个第一多个槽（121）通过多线切割或激光切割或等离子切割或自生气切割形成。