專(zhuān)利名稱(chēng)：風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
隨著能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題的日益突出，風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源， 取之不盡，用之不竭，很好地解決了燃料運(yùn)輸，灰渣處理和環(huán)境污染等問(wèn)題。 由于它是自然能源，在常規(guī)能源緊張和生態(tài)環(huán)境遭受污染的時(shí)代，風(fēng)力發(fā)電越 來(lái)越受到人們的重視。世界各國(guó)對(duì)風(fēng)力發(fā)電的開(kāi)發(fā)利用經(jīng)過(guò)了一個(gè)漫長(zhǎng)曲折的
道路， 一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家在上個(gè)世紀(jì)70年代后期先后制定了發(fā)展規(guī)劃，并投 入了相當(dāng)數(shù)量的開(kāi)發(fā)資金，取得了顯著成績(jī)，現(xiàn)在正朝著大型化、商業(yè)化、實(shí) 用化方向發(fā)展。自1990年以來(lái)，世界風(fēng)力發(fā)電得到了飛速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電裝 機(jī)容量幾乎每3年翻一番，到2002年底世界總裝機(jī)容量已超過(guò)3.1 X101QW 。 預(yù)計(jì)到2010年裝機(jī)容量將突破100GW。單機(jī)容量從80年代的100 450 kW 到90年代的500 750kW，目前并網(wǎng)型主力機(jī)組是MW級(jí)風(fēng)電機(jī)組，正在向 5MW的單機(jī)容量發(fā)展，風(fēng)力機(jī)葉片直徑己達(dá)80m，塔架高達(dá)到100m。
電勵(lì)磁的同步電機(jī)和繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)皆需要通過(guò)滑環(huán)和電刷實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn) 子繞組電流的控制。滑環(huán)與電刷之間流過(guò)較大的電流，而其相對(duì)運(yùn)動(dòng)靠滑動(dòng)接 觸，除了機(jī)械磨損之外，還有電腐蝕，特別對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)行在具有潮濕、鹽霧等 氣候條件下的電機(jī)，滑環(huán)電刷的磨損就更為嚴(yán)重'，不僅需要定期維護(hù)，而且是容易產(chǎn)生故障的部位。為了提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和實(shí)現(xiàn)免維護(hù)，無(wú)刷化一直 是電機(jī)的發(fā)展趨向。普通籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)是無(wú)刷電機(jī)，但在變速恒頻風(fēng)電系 統(tǒng)中難以直接應(yīng)用。將二者結(jié)合起來(lái)，在變速恒頻風(fēng)電系統(tǒng)中最具應(yīng)用前景的 就是永磁電機(jī)。
稀土永磁材料的發(fā)展也為永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研制提供了可靠的保證。世界 上第一臺(tái)電機(jī)就是永磁電機(jī)，但當(dāng)時(shí)所用永磁材料的性能很低，不久被電勵(lì)磁 電機(jī)所取代。近幾十年來(lái)，隨著鋁鎳鉆永磁、鐵氧體永磁、特別是稀土永磁的 相繼問(wèn)世，磁性能有了很大提高，許多電勵(lì)磁電機(jī)又紛紛改用永磁體勵(lì)磁。與 電勵(lì)磁電機(jī)相比，永磁電機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn)稀土永磁材料的高磁能積使得同樣輸 出功率時(shí)，整機(jī)重量減少30%，同體積時(shí)輸出功率可增大至50%，同時(shí)可減小
離心力，提高轉(zhuǎn)速，降低電流強(qiáng)度，減少冷卻問(wèn)題，減少機(jī)械軸承問(wèn)題；高剩 磁使得氣隙磁通密度較高，可節(jié)約銅繞組用量，降低電機(jī)成本;高矯頑力使得
退磁危險(xiǎn)降低，對(duì)各種磁體幾何形狀，磁化強(qiáng)度穩(wěn)定，給定轉(zhuǎn)子外形設(shè)計(jì)帶來(lái)
方便，電機(jī)的形狀和尺寸可以靈活多樣；良好的熱穩(wěn)定性(主要指稀土鈷)使永 磁電機(jī)工作可靠，無(wú)最低工作溫度極限，最高工作溫度可到25(TC;價(jià)格相對(duì) 低廉，儲(chǔ)量較大，尤其我國(guó)擁有豐富的稀土資源，會(huì)使得電機(jī)成本較低，可大 規(guī)模生產(chǎn)和推廣。永磁電機(jī)不僅可以部分替代傳統(tǒng)的電勵(lì)磁電機(jī)，而且可以實(shí) 現(xiàn)電勵(lì)磁電機(jī)難以達(dá)到的高性能。因此開(kāi)發(fā)、研制永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)是勢(shì)在必行 的，特別是表貼式永磁同步發(fā)電機(jī)。
在大框號(hào)下的永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，由于每極永磁體塊體積較大，不易充磁 和加工，所以把每極永磁體切割為相等的N塊，并且所有永磁體塊均勻的分在 轉(zhuǎn)子表面。但是由于同一極的永磁體塊有間隙，造成氣隙磁密正弦度變差，使 其應(yīng)有的優(yōu)勢(shì)沒(méi)有能夠明顯的體現(xiàn)出來(lái)。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種永磁體塊不均勻分布在轉(zhuǎn)子表面的風(fēng)力發(fā) 電機(jī)轉(zhuǎn)子，以解決現(xiàn)有永磁體塊均勻分布在轉(zhuǎn)子表面的風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子造成氣 隙磁密正弦度較差的不足。
本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)-
一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其表面設(shè)有多塊彼此間隔設(shè)置的永磁體塊，轉(zhuǎn)子的 每一極包含至少兩塊永磁體塊，其特征在于轉(zhuǎn)子極內(nèi)永磁體塊的間距小于極 間永磁體塊的間距。
本實(shí)用新型中，轉(zhuǎn)子極內(nèi)永磁體塊的間距分別相等，極間的永磁體塊的間 距也分別相等，進(jìn)而保證電機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。
為了便于安裝，轉(zhuǎn)子極內(nèi)永磁體塊的間距不小于轉(zhuǎn)子圓周的1度角。
本實(shí) 用新型中，多塊永磁體塊的間隙設(shè)有不導(dǎo)磁材料，既可以起到阻尼作 用，又有利于對(duì)轉(zhuǎn)子軛和永磁體的固定。
永磁體塊外側(cè)設(shè)有無(wú)緯玻璃絲帶，以對(duì)永磁體起加固和防氧化的作用，同 樣使結(jié)構(gòu)工藝較為簡(jiǎn)單，無(wú)緯玻璃絲帶外側(cè)還設(shè)有熱套環(huán)，起保護(hù)絲帶和永磁 體的作用。
為了便簡(jiǎn)化鐵心沖片程序，并降低成本，通風(fēng)孔設(shè)置在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上。 本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子極內(nèi)永磁體塊間距減小，而極間永磁 體塊間距變大，這樣大大改善了氣隙磁密波形，不但減小了電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)波 形畸變率，也減小了諧波對(duì)電網(wǎng)的沖擊，從而提高了電機(jī)效率和功率因數(shù)。


圖1為永磁體塊均勻分布的風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為轉(zhuǎn)子永磁體塊均勻分布的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)波形圖。 圖4為采用本實(shí)用新型轉(zhuǎn)子的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)波形圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白 了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
參見(jiàn)圖1，由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子尺寸較大，外徑通常都在數(shù)百毫米，因此 每極永磁體塊體積較大，不易充磁和加工，所以把每極永磁體切割為相等的多 塊，然后將所有永磁體塊均勻的分在轉(zhuǎn)子表面，圖1的實(shí)例中，每塊永磁體塊 之間的間距為2度圓周角，但是由于同一極內(nèi)的永磁體塊有間隙，造成氣隙磁 密正弦度變差。
參見(jiàn)圖2，本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，為了解決均勻分布的永磁體塊 帶來(lái)的不足，減小了轉(zhuǎn)子極內(nèi)永磁體塊的間距，增大了極間永磁體塊的間距。 本實(shí)施例中，對(duì)于其中一S極而言，極內(nèi)永磁體塊l (相對(duì)相鄰的N極其也是 極間永磁體塊)、永磁體塊2、永磁體塊3和永磁體塊4 (相對(duì)相鄰的N極其也 是極間永磁體塊)之間的間距縮小到1度圓周角，而相鄰的S極和N極的極 間永磁體塊4和永磁體塊5之間的間距擴(kuò)大到5度圓周角，使得極內(nèi)永磁體塊 的間距小于極間永磁體塊的間距。為了保持電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)際上每一極極 內(nèi)永磁體塊的間距全部是相同的，同理所有極間永磁體塊的間距也是相同的， 再此就不一一敘述了。
極內(nèi)永磁體塊的間距越小越有利于改善氣隙磁密，但如果太小會(huì)給永磁體 塊的安裝帶來(lái)很大的麻煩，因此極內(nèi)永磁體塊的間隔不應(yīng)小于l度圓周角，本實(shí)施例中則采用了最小的間隔距離。
每塊永磁體塊的間隙均可設(shè)置不導(dǎo)磁材料，例如鋁合金等， 一方面可以起 到阻尼作用，另一方面又有利于對(duì)轉(zhuǎn)子軛和永磁體的固定。永磁體塊的外側(cè)則 可捆綁無(wú)緯玻璃絲帶6，有利于永磁體加固的同時(shí)，起到了防氧化的作用，無(wú)
緯玻璃絲帶6外側(cè)再加裝熱套環(huán)7，再進(jìn)一步對(duì)無(wú)緯玻璃絲帶6和永磁體起保 護(hù)作用，整個(gè)結(jié)構(gòu)工藝都較為簡(jiǎn)單，并且進(jìn)一步提高了高速運(yùn)行發(fā)電機(jī)的可靠 性。為了便簡(jiǎn)化鐵心沖片程序，并降低成本，將通風(fēng)孔8設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上。
安裝時(shí)，首先在轉(zhuǎn)子表面畫(huà)一道線(xiàn)，在這條線(xiàn)旁邊放置一永磁體塊，僅用 夾具固定住，并不涂抹膠水；然后在己經(jīng)放置好的永磁體塊一側(cè)放置一個(gè)和所 需間距空間等體積的不導(dǎo)磁材料，在不導(dǎo)磁材料旁邊放置第二塊永磁體塊，將 不導(dǎo)磁材料夾在兩永磁體塊之間，此時(shí)再將第二塊永磁體塊用夾具固定；重復(fù) 上述步驟，將所有永磁體塊和不導(dǎo)磁材料放置完畢。
放置最后一塊永磁體的時(shí)候放不下(因?yàn)榍懊娴呐帕刑缮?或空隙太大 (前面的排列太緊密)，將所有的永磁體塊和不導(dǎo)磁材料進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整完畢 后，松開(kāi)某一塊永磁體，涂抹膠水，將其固定住，永磁體塊兩邊的非導(dǎo)磁材料 還要放置在原來(lái)的位置上，這樣依次涂抹膠水，將所有的永磁體塊依次固定， 最后每一塊永磁體都要固定在需要的位置上。放置一天一夜后，纏上無(wú)緯玻璃 絲帶6和熱套環(huán)7，完成整個(gè)安裝。
參見(jiàn)圖3和圖4，通過(guò)對(duì)比可知，本實(shí)用新型改善了氣隙磁密波形，減小 了電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)波形畸變率，因此也減小了諧波對(duì)電網(wǎng)的沖擊，從而提高 了電機(jī)效率和功率因數(shù)。
另外，可以理解的是，本實(shí)施例僅僅是示意性的采用6極轉(zhuǎn)子進(jìn)行說(shuō)明，
并非對(duì)本實(shí)用新型限制，本實(shí)用新型的技術(shù)方案完全可以運(yùn)用在8極或者更多極的轉(zhuǎn)子上，而這些變化和改進(jìn)同樣落入本實(shí)用新型保護(hù)的范圍中。
以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu) 點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí) 施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神 和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入 要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū) 及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其表面設(shè)有多塊彼此間隔設(shè)置的永磁體塊，轉(zhuǎn)子的每一極包含至少兩塊永磁體塊，其特征在于轉(zhuǎn)子極內(nèi)永磁體塊的間距小于極間永磁體塊的間距。
2. 如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于所述轉(zhuǎn)子極內(nèi)永 磁體塊的間距分別相等，轉(zhuǎn)子極間永磁體塊的間距分別相等。
3. 如權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于所述轉(zhuǎn)子極內(nèi)永 磁體塊的間距不小于轉(zhuǎn)子圓周的1度角。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于所述永磁體 塊的間隙設(shè)有不導(dǎo)磁材料。
5. 如權(quán)利要求4所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于所述不導(dǎo)磁材料 為鋁合金。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于所述永磁體 塊外側(cè)設(shè)有無(wú)緯玻璃絲帶。
7. 如權(quán)利要求6所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于所述無(wú)緯玻璃絲 帶外側(cè)設(shè)有熱套環(huán)。
8. 如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸 上設(shè)有通風(fēng)孔。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種永磁體塊不均勻分布在轉(zhuǎn)子表面的風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，以解決現(xiàn)有永磁體塊均勻分布在轉(zhuǎn)子表面的風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子造成氣隙磁密正弦度較差的不足。該風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其表面設(shè)有多塊彼此間隔設(shè)置的永磁體塊，轉(zhuǎn)子的每一極包含至少兩塊永磁體塊，其特征在于轉(zhuǎn)子極內(nèi)永磁體塊的間距小于極間永磁體塊的間距。本實(shí)用新型轉(zhuǎn)子極內(nèi)永磁體塊間距減小，而極間永磁體塊間距變大，這樣大大改善了氣隙磁密波形，不但減小了電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)波形畸變率，也減小了諧波對(duì)電網(wǎng)的沖擊，從而提高了電機(jī)效率和功率因數(shù)。
文檔編號(hào)H02K1/32GK201332305SQ20082016870
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2008年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
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