CN201360183Y - 密闭式空气冷却永磁发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种密闭式空气冷却永磁发电机。它主要包括两大部分，即电机主体部分和电机冷却部分。电机主体部分主要包括安装在定子机座内的定子铁芯，定子铁芯中安装有定子绕组；转子通过两个端盖上的轴承与机座配合，放置到定子铁芯中。转子包括转轴、转子支架磁轭和永磁体磁极及电机内部冷却系统。电机冷却部分包括散热效果好、工艺简单、外形精湛的空气冷却器、风机和风筒组成的轴径向通风系统。电机主体部分与电机冷却部分形成了一个密闭式的、空气冷却循环系统。本实用新型结构可制造兆瓦级以上密闭式空气冷却永磁风力发电机。本实用新型是适合我国风能资源特点的、目前我国风电市场急需开发的一种大容量风力发电机机型。

Description

密闭式空气冷却永磁发电机

(一)技术领域

本发明涉及的是一种发电机，具体地说是一种永磁发电机。

(二)背景技术

利用机械能(如风能、水能、燃烧转换而成的能等)转换成为电能的设备称为发电机。

利用永久磁性材料作为电机磁场的磁源而制造出来的发电机称为永磁发电机。它主要应用于风力发电机上，因此也称为永磁风力发电机。

永磁发电机与传统的电励磁发电机相比较，由于从机械端传来的动力直接驱动到电机转轴上，因此称其为直驱式永磁发电机。

本发明与以往的永磁发电机不同之处在于其有较特殊的散热系统，以往的永磁发电机主要是靠电机机座散热，即转子铁芯、定子铁芯上的热损耗通过机座表面将热量散发到空气当中；或者是自然通风冷却，即通过自然风直接冷却电机。而本发明则是通过一个密闭的自循环空气散热系统将电机内部产生的损耗带出电机。因此称本发明为密闭式空气冷却永磁发电机。

本发明的这种特殊结构，使其具有结构简单、运行可靠、损耗小、效率高、电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点，因而应用极为广泛。

永磁电机作为发电机，由于永磁材料产生的磁场能力有限，因此目前开发和生产出来的兆瓦级发电机可以称为是大功率的永磁发电机了。

永磁发电机转子上永磁体磁化方向，即磁极方向与转子旋转方向有很大的相互关系，一般布置有四种方式：切向式、径向式、混合式、轴向式。

在这四类永磁发电机中，适合于设计兆瓦级以上的风力发电机的以径向式结构较多，此类结构能避开其它几类的弊端，取长补短，是现今国际上比较好用、常用的一种型式。

本发明属于径向式永磁发电机，其转子直径较大，转子表面承受的离心力较大，将使永磁体出现破损现象，为此在转子支架磁轭上需采用特殊工艺将永磁体固定牢(通常采用镶嵌式、粘贴式)。

(三)发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可制造出密闭式、空气冷却永磁发电机的结构。

本实用新型的目的是这样实现的：它包括安装在定子机座内的定子铁芯，定子铁芯中安装有定子绕组，转子通过两个端盖上的轴承与机座配合并放置到定子铁芯中，转子包括转轴、转子支架和永磁体，永磁体穿进转轴上对应的鸽尾槽中并粘贴在转子磁轭表面。电机主体侧面挂有一套冷却系统，和主体之间形成了一个密闭式空气冷却永磁发电机。

本实用新型还包括这样一些结构特征：

1、永磁体为长方体结构。

2、定子为多槽、多极结构，每极每相为分数槽结构。

3、定子选择矩形槽，叠绕组成型线圈，多排线并联，绕组节距为短距或长距。

4、电压波形畸变率小于5％。

5、电机的防护等级为IP54，冷却方式为IC86W，结构型式为IM3705。

本实用新型所选用的永磁体材料为钕铁硼永磁钢，它具有高磁性能、高矫顽力，市场价格比较低。

本实用新型密闭式空气冷却永磁发电机选择的定子槽数多槽，极对数为多极，每极每相槽数为分数结构，此种结构减少了齿槽效应，减少了转矩脉动和启动阻力矩，降低了启动的最低转速，改善了发电机电压波形，使其接近正弦波。同时提高了动力的利用率，增加发电量。

本实用新型密闭式空气冷却永磁发电机定子选用矩形槽，叠绕组成型线圈，多排线并联，绕组节距为短距或长距，采用F级绝缘材料，使得发电机的绝缘水平和耐温等级得到了提高，从而增加了发电机的运行可靠性和寿命。

本实用新型密闭式空气冷却永磁发电机的电压波形畸变率小于5％，这个参数的设定可降低风力发电机的杂散损耗，从而提高电机效率。

本实用新型密闭式空气冷却永磁发电机转子两端安装有轴承，这就大大减小了发电机因受力而产生的变形，使得发电机整体结构更加合理。

本实用新型密闭式空气冷却永磁发电机采用防护等级为IP54，冷却方式为IC86W，结构型式为IM3705，使得发电机整体密闭性能好、散热效果好。

本实用新型密闭式空气冷却永磁发电机结构可以制造出兆瓦级以上的永磁风力发电机。

(四)附图说明

图1是本实用新型的结构示意图

图2是本实用新型的转子结构示意图

图3是本实用新型的冷却系统示意图

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本实用新型作更详细地描述：

结合图1图2和图3，密闭式空气冷却永磁发电机的组成包括安装在定子机座1内的定子铁芯2，定子铁芯中安装有定子绕组3，转子通过两个端盖4上的轴承与机座配合并固定到定子铁芯中。转子包括转轴5、转子支架6和永磁体7，转轴上开有键槽，转轴与转子支架固定在一起。永磁体固定在转子支架磁轭上。转轴转伸端安装有调心滚子轴承8，轴的另一端安装有自润滑功能的双列圆柱滚子轴承9。

在电机主体部分的侧面挂有一套冷却系统，冷却系统由散热效果好的冷却器10和风筒11组成，它同电机主体部分一起共同组成了一个密闭式冷却循环系统。

Claims (7)

1、一种密闭式空气冷却永磁发电机，它包括电机主体部分和电机冷却部分，电机主体部分主要包括安装在定子机座内的定子铁芯，定子铁芯中安装有定子绕组，转子通过两个端盖上的轴承与机座配合，放置到定子铁芯中，转子包括转轴、转子支架磁轭和永磁体磁极，其特征是：在转子支架磁轭表面装有永磁体，而后将整个转子穿进定子铁芯当中，电机冷却部分包括空气冷却器、风机和风筒，电机主体部分与电机冷却部分形成了一个密闭式的、空气冷却循环系统。

2、根据权利要求1所述的密闭式空气冷却永磁发电机，其特征是：永磁体采用高性能的钕铁硼材料，外观为长方形。

3、根据权利要求1或2所述的密闭式空气冷却永磁发电机，其特征是：定子采用多极、多槽、分数槽绕组结构。

4、根据权利要求3所述的密闭式空气冷却永磁发电机，其特征是：定子选择开口槽，定子线圈成型叠绕组为多排线并联，绕组节距为短距或长矩。

5、根据权利要求1所述的密闭式空气冷却永磁发电机，其特征是：转子通过两个端盖上的轴承放置于定子铁芯当中。

6、根据权利要求1所述的密闭式空气冷却永磁发电机，其特征是：电机外部安装有冷却系统，通过电机内部风道与电机形成了一个密闭循环系统。

7、根据权利要求6所述的密闭式空气冷却永磁发电机，其特征是：电机内部设有通风道，与电机外部的通风冷却系统构成了一个密闭式的空气冷却循环系统。

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