CN201868965U - 一种兆瓦级永磁发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种兆瓦级永磁发电机，涉及永磁发电机技术领域，包括转子磁钢固定结构，转子磁钢安装工具和电机通风结构等。所述的转子磁钢固定结构包括转子铁芯盘，多个转子铁芯盘通过方键固定在转轴上，相邻两个铁芯盘之间用不锈钢通风槽板隔开，形成转子径向通风沟，在转轴铁芯的两端设置有不锈钢转子铁芯压板，在靠近铁芯盘外圆的铁芯冲片上开有多个磁钢槽，磁钢槽的形状与所需装配磁钢的形状相匹配，磁钢槽在圆周上均匀分布。本实用新型转子结构异常简单，磁钢安装快捷，转子装配简单、方便，不需额外的磁钢紧固件或其他复杂的固定方式，能够保证磁钢不会松动和滑落，确保电机长期正常、安全、可靠地运行。

Description

一种兆瓦级永磁发电机

技术领域

    本实用新型涉及永磁发电机技术领域，确切地说涉及一种兆瓦级永磁发电机。 

背景技术

兆瓦级永磁发电机通常包括发电机定子、转子、出线盒发电机定子、转子、出线盒等部件。除此之外，还包括转子磁钢的固定结构，电机通风结构和转子磁钢安装工具等等。现有永磁发电机存在如下缺点： 

1、针对转子磁钢固定结构，现有永磁电机一般将磁钢装在转子上，其结构型式有：磁钢嵌入式—转子冲片冲有磁钢槽，磁钢装在槽内，这种结构形式因在冲片制造时就已充分保证了磁钢槽的对称度，进而保证了磁路的对称性。磁钢粘接式—将磁钢用特殊的粘接剂粘在磁轭上或者采用粘接剂及螺栓把合固定方式，依靠工艺保证磁钢粘接牢固，分布均匀，磁路对称，确保在较大的线速度下不至脱开。但将磁钢装配于转子表面上的粘接式结构所需要工具复杂，需要固定的部件较多，并且由于离心力作用，磁钢脱落风险比较大。

2、针对电机通风结构，目前该类电机的冷却主要是空空或者空水冷却。电机内部冷却介质为空气。主要有径向通风冷却，轴向通风冷却以及混合通风冷却三种方式。通风方式又分为自带同轴风扇形成内风路循环和外风路循环、增加强迫通风电机，强迫通风或者两者相结合的形式。上述几种通风方式都可以冷却电机，但是都存在冷却不均，甚至出现局部过热的状况，为保证永磁电机的永磁体正常工作，就需要努力改善风路使其受热均匀，有效冷却。 

3、针对磁钢安装工具，永磁电机一般将磁钢装在转子上。其结构型式有：磁钢嵌入式—转子冲片冲有磁钢槽，磁钢装在槽内。这种结构形式因在冲片制造时已充分保证了磁钢槽的对称度，进而保证了磁路的对称性；磁钢粘接式—将磁钢用特殊的粘接剂粘在磁轭上或者采用粘接剂及螺栓把合固定方式，依靠工艺保证磁钢粘接牢固，分布均匀，磁路对称，确保在较大的线速度下不至脱开。但是由于磁钢的极强吸附力，在与铁磁性材料(如铁芯、转轴等)靠近时极易吸附。当磁钢靠近转子铁芯时，极强的吸附力将磁钢直接吸附在铁芯上而很难装入转子冲片槽内，一旦磁钢以很强的磁力吸附、抱死，将难以分离，导致装配失败，磁钢也将报废。 

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提出了一种兆瓦级永磁发电机，本实用新型一方面转子结构异常简单，磁钢安装快捷，转子装配简单、方便，不需额外的磁钢紧固件或其他复杂的固定方式，能够保证磁钢不会松动和滑落，确保电机长期正常、可靠、安全的运行。 

另一方面，能使发电机的定、转子风量分配合理，电机定、转子温度分布合理，从而避免出现冷却不均，局部过热的情况发生，有效地保证了永磁电机永磁体的正常工作。 

再一方面，利用简单有效的工具克服了磁钢对转子铁芯的强磁吸附力，在装配时能对磁钢装配位置进行调整，使磁钢准确地装配到磁钢槽中，并且能避免发生危险事故。 

本实用新型是通过采用下述技术方案实现的： 

一种兆瓦级永磁发电机，包括转子磁钢固定结构，转子磁钢安装工具和电机通风结构等，其特征在于：所述的转子磁钢固定结构包括转子铁芯盘，多个铁芯盘通过方键固定在转轴上，相邻两个铁芯盘之间用不锈钢通风槽板隔开，形成转子径向通风沟，在转轴铁芯的两端设置有不锈钢转子铁芯压板，在靠近铁芯盘外圆的铁芯冲片上，开有多个磁钢槽，磁钢槽的形状与所需装配磁钢的形状相匹配，磁钢槽在圆周上均匀分布。

所述的电机通风结构，包括在电机上方设置的冷却器和冷却器自带的强迫通风离心风机，在电机的定子铁芯背部轴向交替设置有多个进风区和出风区，进风区和出风区沿电机径向圆周均匀分布，其中，所述进风区在离心风机的进风端敞开，在离心风机的出风端封闭；所述出风区在离心风机的出风端敞开，在离心风机的进风端封闭。 在定子铁芯内设置有多个沿电机径向方向分布定子通风沟，同样在转子铁芯内也设置有多个沿电机径向方向分布的转子通风沟，定子通风沟和转子通风沟的个数相同，且每个定子通风沟和每个转子通风沟位置对齐，沿电机轴向方向，定子通风沟的高度大于转子通风沟的高度，以合理分配定、转子冷却风量。 

所述的磁钢安装工具，包括不锈钢托板、导向槽和螺栓等部件。托板的一端与转轴固定，托板上方固定设置凸出的导向槽，导向槽的位置正对转子铁芯上开设的磁钢槽的位置，磁钢经导向槽落入所述磁钢槽中，且导向槽的形状与磁钢槽的形状和磁钢的形状相匹配。在托板下方设置有位于导向槽两端，且固定在与所需装配磁钢槽相邻的两个磁钢槽间隙处的螺栓。所述托板、导向槽和螺栓均为不锈钢材质，导向槽与磁钢槽位置对齐。 

所述磁钢槽为六组，与电机的极数相等，每组包括三个长方形磁钢槽，磁钢槽与磁钢配合部边缘留有一定的空隙。 

所述键为方键，在转子铁芯盘与转轴的配合处开有三个与方键匹配的键槽，键槽开在铁芯盘上。 

所述进风区和出风区的个数都为12个。 

所述定子通风沟的高度为10mm。 

所述转子通风沟的高度为5mm。 

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果如下： 

1、本实用新型中，由磁钢固定结构，转子磁钢安装工具和电机通风结构等形成的一种兆瓦级永磁发电机，特别是转子磁钢固定结构采用在转子铁芯盘上开有多个磁钢槽，铁芯盘通过方键固定在转轴上，而相邻两个铁芯盘之间通过不锈钢通风槽板隔开，起到了压紧、固定磁钢以及通风的作用，这样的电机转子结构异常简单，且磁钢安装快捷，转子装配方便，不需要额外的紧固件和其他复杂固定方式，能够保证磁钢不会松动、滑落，确保电机长期正常、可靠、安全运行。

2、本实用新型中，所采用的电机通风结构，采用在电机的定子铁芯背部轴向交替设置有多个进风区和出风区，进风区和出风区沿电机圆周方向均匀分布，所述进风区在离心风机的进风端敞开，在离心风机的出风端封闭；所述出风区在离心风机的出风端敞开，在离心风机的进风端封闭。这样的结构能使得定子、转子轴向通风均匀，风量分配合理；在定子铁芯内设置有多个沿电机圆周方向均布的定子通风沟，在转子铁芯内设置有多个沿电机圆周方向均布的转子通风沟，这样的结构能使得定子、转子在径向上通风均匀，风量分配更为合理；而将定子通风沟的高度大于转子通风沟，是为了满足定子通风沟的流经风量远大于转子通风沟的流经风量，进一步保证了风量分配合理，而进风区和出风区交替设置也是为了进一步使风量分配得更加合理均匀，电机冷却更加均匀。采用上述结构后，能使发电机的定、转子风量分配更为合理，电机定、转子温度分布更加均匀、合理，从而避免出现冷热不均，局部过热的情况发生，有效地保证了永磁电机永磁体的正常工作，同时该结构实施方案简单易行，并不会增加电机成本。 

3、本实用新型中，所采用的磁钢安装工具，由不锈钢托板、导向槽和螺栓等组成。导向槽准确定位保证了磁钢装配时吸力最小，同时起到导向定位作用，把磁钢插入后只需要木锤就能将其方便安装进去，克服了磁钢对转子铁芯的强磁吸附力，在装配时能对磁钢装配位置进行调整，使磁钢准确地装配到磁钢槽中，并且能避免发生危险事故。 

4、本实用新型中，磁钢槽为六组，与电机的极数相等，每组包括三个长方形磁钢槽，磁钢槽与磁钢配合部边缘留有一定的空隙，在转子装配完毕后需经VPI真空压力浸漆，油漆能够填满磁钢与槽冲片之间空隙，保证磁钢固定牢固、可靠，不松动，在转子铁芯盘与转轴的配合处开有三个与方键匹配的键槽，键槽开在铁芯盘上，这样的结构形式能保证转子铁芯盘牢固地固定在转轴上。 

5、本实用新型中，采用的进风区和出风区的个数都为12个，定子通风沟的高度为10mm，转子通风沟的高度为5mm，冷却器为空-水冷却器，这样的结构方式，能进一步保证对高速永磁发电机的通风冷却，且通风冷却效果更好。 

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明，其中： 

图1为转子磁钢固定的结构示意图

图2为转子铁芯盘的结构示意图

图1~2中标记：

1或2、不锈钢通风槽板，3、磁钢，4、转子铁芯盘，5、不锈钢铁芯压板，6、磁钢槽，7、空隙。

图3为发电机内部空气循环路径图 

图4为电机通风结构的总体布置示意图

图5为图4中B部放大图

图6为图4中A-A剖视图

图3~6中标记：

1、离心风机，2、进风区，3、出风区，4、定子铁芯背部，5、定子机座轴向筋板，6、进风端，7、出风端，8、定子铁芯，9、转子铁芯，10、定子通风沟，11、转子通风沟，12、气隙，13、风扇叶片，14、轴。

图7为磁钢安装工具的结构示意图 

图8为磁钢经过磁钢安装工具装配在转子铁芯上时的示意图

图7~8中标记：

1、托板，2、导向槽，3、螺栓，4、支撑板，5、转轴，6、磁钢，7、磁钢装配工具，8、磁钢槽，9、间隙。

具体实施方式

实施例1 

本实用新型公开了一种兆瓦级永磁发电机，包括转子磁钢固定结构和电机通风结构等，参照图1~2。磁钢的固定结构包括转子铁芯盘4，多个铁芯盘4通过方键固定在转轴上，相邻两个铁芯盘4之间用不锈钢通风槽板1隔开，在转子铁芯的两端设置有不锈钢铁芯压板5，在靠近铁芯盘4外圈的冲片上，开有多个磁钢槽6，磁钢槽6的形状与所需装配磁钢3的形状相匹配，多个磁钢槽6圆周均匀分布。所述磁钢槽6为六组，每组包括三个长方形磁钢槽6，磁钢槽6与磁钢3配合部边缘留有空隙7。所述键为方键，在铁芯盘4与转轴的连接处开有三个与方键匹配的键槽，键槽开在转子铁芯盘4上。所述铁芯盘4由数张0.5mm的硅钢片叠压、焊接而成。在不锈钢铁芯压板5、铁芯盘4和不锈钢通风槽板1上都设置有对应的多个通风孔。

装配关系为：发电机永磁体磁钢3采用嵌入转子铁芯磁钢固定槽内的装配方式。转子铁芯由0.5mm硅钢片叠压之后再焊接成一定长度的铁芯盘4，然后把数个铁芯盘4通过方键套装在转轴上，最后通过磁钢安装工具将转子磁钢3嵌入转子铁芯磁钢固定槽中。相邻两个转子铁芯盘4用不锈钢通风槽板1隔开，并同时起到压紧、固定磁钢3和冷却风流通通道的作用，转子铁芯两端用不锈钢铁芯压板5压紧，磁钢3为长方体，转子铁芯磁钢槽6边缘有空隙7，在转子装配完毕后需经VPI真空压力浸漆，油漆能够填满磁钢3与槽冲片之间空隙7，保证磁钢3固定牢固、可靠，不松动。采用这种磁钢固定方式，电机转子结构异常简单，且磁钢3安装快捷，转子装配简单、方便，不需要额外的紧固件和其他复杂固定方式，能够保证转子长期正常、可靠、安全运行，保证磁钢3不会松动、滑落。 

实施例2 

作为本实用新型的一较佳实施方式，参照图3~6，电机通风结构包括在电机上方设置的冷却器和冷却器自带的强迫通风离心风机1，在电机的定子铁芯背部4轴向交替设置有多个进风区2和出风区3，进风区2和出风区3沿电机径向圆周均匀分布，其中，所述进风区2在离心风机1的进风端6敞开，在离心风机1的出风端7封闭；所述出风区3在离心风机1的出风端7敞开，在离心风机1的进风端6封闭； 在定子铁芯8内设置有多个沿电机径向方向分布定子通风沟10，同样在转子铁芯9内也设置有多个沿电机径向方向分布的转子通风沟11，定子通风沟10和转子通风沟11的个数相同，且每个定子通风沟10和每个转子通风沟11位置对齐，沿电机轴向方向，定子通风沟10的高度大于转子通风沟11的高度，以合理分配定、转子冷却风量。进风区2和出风区3的个数都为12个。所述定子通风沟10的高度为10mm。所述转子通风沟11的高度为5mm。所述冷却器为空-水冷却器。

该发电机采用了轴向、径向混合电机通风结构。驱动电机内部空气流动的压力主要由高压离心风机1，转子风叶和转子本身旋转共同产生，但最主要的空气流动压力来自离心风机1。 

（1）定转子铁芯上各布置有高度不同的数个通风沟，其中定子风沟高度为10mm，转子风沟高度为5mm，定、转子通风沟11数量相等，定子通风沟10流经风量远大于转子通风沟11流经风量，通过通风计算，为保证良好冷却，所以选取定子通风沟10高度大于转子通风沟11高度。 

（2）定子铁芯背部进风区2和出风区3各12个，交替布置，风区轴向一端封闭，另一端敞开，进风沟在进风端6敞开，出风端7封闭；出风沟在进风端6封闭，出风端7敞开，可实现定子铁芯背部进出风区3周向交替排列，这种通风方式使得定、转子风量分配更为合理，电机冷却更加均匀，同时电机定、转子温度分布均匀、合理。 

12个进风区和12个出风区由24个定子机座轴向筋板5间隔形成。 

该方案主要保证了电机的均匀冷却，有效保证了永磁体的性能，同时结构实施方案简单易行，不会增加成本。其余同实施例1。 

实施例3 

在上述实施例的基础上，作为本实用新型的最佳实施方式为，参照图7~8，磁钢安装工具，包括不锈钢托板、导向槽和螺栓等部件。托板1的一端与转轴5固定，托板1上方固定设置有凸出的导向槽2，导向槽2的位置正对转子铁芯上开设的磁钢槽8的位置，磁钢6经导向槽2落入所述磁钢槽8中，且导向槽2的形状与磁钢槽8的形状和磁钢6的形状相匹配，在托板1下方设置有位于导向槽2两端，且固定在与所需装配磁钢槽8相邻的两个磁钢槽8间隙9处的螺栓3，所述托板1、导向槽2和螺栓3均为不锈钢材质，导向槽与磁钢槽位置对齐。转子铁芯上的磁钢槽8为六组，与电机的极数相等，每组三个，磁钢槽8的形状为长方形，托板1上的导向槽2也为三个，导向槽2的形状也为长方形，导向槽2的整体形状与一组磁钢槽8的整体形状相匹配，螺栓3固定在与所需装配的一组磁钢槽8相邻的另两组磁钢槽8的间隙9中。所述间隙9是指长方体的磁钢6装配在长方形的磁钢槽8后所余留的空隙。托板1上设置有三个导向槽2，导向槽2之间经支撑板4隔开支撑固定。所述托板1通过键槽与转轴5固定。

装配关系如下： 

永磁发电机磁钢6安装装置如图1，该装置由托板1，导向槽2，螺栓3，支撑板4等组成，所有部件均为不锈钢材料。托盘内圆支撑固定在转轴5相应位置，装配转子磁钢6时容易定位，如图2所示，两端螺栓3用于固定该装置，将其固定在相邻的一组磁钢槽8的空隙处，如图2中螺栓3虚线所对应的孔。磁钢安装工具的导向槽2准确定位保证了磁钢6装配时吸力最小，同时起到导向定位作用，把磁钢6插入后只需要木锤就能将其方便安装进去，转子磁钢6装配显得更为方便、快捷。

Claims (8)

1.一种兆瓦级永磁发电机，包括转子磁钢固定结构，转子磁钢安装工具和电机通风结构，其特征在于：所述的转子磁钢固定结构包括转子铁芯盘，多个转子铁芯盘通过方键固定在转轴上，相邻两个铁芯盘之间用不锈钢通风槽板隔开，形成转子径向通风沟，在转轴铁芯的两端设置有不锈钢转子铁芯压板，在靠近铁芯盘外圆的铁芯冲片上开有多个磁钢槽，磁钢槽的形状与所需装配磁钢的形状相匹配，磁钢槽在圆周上均匀分布。

2.根据权利要求1所述的兆瓦级永磁发电机，其特征在于：所述的电机通风结构，包括在电机上方设置的冷却器和冷却器自带的强迫通风离心风机，在电机的定子铁芯背部轴向交替设置有多个进风区和出风区，进风区和出风区沿电机径向圆周均匀分布，其中，所述进风区在离心风机的进风端敞开，在离心风机的出风端封闭；所述出风区在离心风机的出风端敞开，在离心风机的进风端封闭； 在定子铁芯内设置有多个沿电机径向方向分布定子通风沟，同样在转子铁芯内也设置有多个沿电机径向方向分布的转子通风沟，定子通风沟和转子通风沟的个数相同，且每个定子通风沟和每个转子通风沟位置对齐，沿电机轴向方向，定子通风沟的高度大于转子通风沟的高度。

3.根据权利要求2所述的一种兆瓦级永磁发电机，其特征在于：所述的磁钢安装工具，包括不锈钢托板、导向槽和螺栓，托板的一端与转轴固定，托板上方固定设置有凸出的导向槽，导向槽的位置正对转子铁芯上开设的磁钢槽的位置，磁钢经导向槽落入所述磁钢槽中，且导向槽的形状与磁钢槽的形状和磁钢的形状相匹配，在托板下方设置有位于导向槽两端，且固定在与所需装配磁钢槽相邻的两个磁钢槽间隙处的螺栓，所述托板、导向槽和螺栓均为不锈钢材质，导向槽与磁钢槽位置对齐。

4.根据权利要求1所述的一种兆瓦级永磁发电机，其特征在于：所述磁钢槽为六组，与电机的极数相等，每组包括三个长方形磁钢槽，磁钢槽与磁钢配合部边缘留有一定的空隙。

5.根据权利要求1所述的一种兆瓦级永磁发电机，其特征在于：所述键为方键，在转子铁芯盘与转轴的配合处开有三个与方键匹配的键槽，键槽开在铁芯盘上。

6.根据权利要求2所述的一种兆瓦级永磁发电机，其特征在于：所述进风区和出风区的个数都为12个。

7.根据权利要求2所述的一种兆瓦级永磁发电机，其特征在于：所述定子通风沟的高度为10mm。

8.根据权利要求2所述的一种兆瓦级永磁发电机，其特征在于：所述转子通风沟的高度为5mm。

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