專利名稱：風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及風(fēng)力發(fā)電機技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
隨著能源問題和環(huán)境問題的日益突出，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輸，灰渣處理和環(huán)境污染等問題。 由于它是自然能源，在常規(guī)能源緊張和生態(tài)環(huán)境遭受污染的時代，風(fēng)力發(fā)電越 來越受到人們的重視。世界各國對風(fēng)力發(fā)電的開發(fā)利用經(jīng)過了一個漫長曲折的
道路， 一些經(jīng)濟發(fā)達國家在上個世紀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)量的開發(fā)資金，取得了顯著成績，現(xiàn)在正朝著大型化、商業(yè)化、實 用化方向發(fā)展。自1990年以來，世界風(fēng)力發(fā)電得到了飛速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電裝 機容量幾乎每3年翻一番，到2002年底世界總裝機容量已超過3.1 X101QW 。 預(yù)計到2010年裝機容量將突破100GW。單機容量從80年代的100 450 kW 到90年代的500 750kW，目前并網(wǎng)型主力機組是MW級風(fēng)電機組，正在向 5MW的單機容量發(fā)展，風(fēng)力機葉片直徑己達80m，塔架高達到100m。
電勵磁的同步電機和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機皆需要通過滑環(huán)和電刷實現(xiàn)對轉(zhuǎn) 子繞組電流的控制?；h(huán)與電刷之間流過較大的電流，而其相對運動靠滑動接 觸，除了機械磨損之外，還有電腐蝕，特別對于長期運行在具有潮濕、鹽霧等 氣候條件下的電機，滑環(huán)電刷的磨損就更為嚴重'，不僅需要定期維護，而且是容易產(chǎn)生故障的部位。為了提高系統(tǒng)的運行可靠性和實現(xiàn)免維護，無刷化一直 是電機的發(fā)展趨向。普通籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機是無刷電機，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，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。
稀土永磁材料的發(fā)展也為永磁風(fēng)力發(fā)電機的研制提供了可靠的保證。世界 上第一臺電機就是永磁電機，但當(dāng)時所用永磁材料的性能很低，不久被電勵磁 電機所取代。近幾十年來，隨著鋁鎳鉆永磁、鐵氧體永磁、特別是稀土永磁的 相繼問世，磁性能有了很大提高，許多電勵磁電機又紛紛改用永磁體勵磁。與 電勵磁電機相比，永磁電機有許多優(yōu)點稀土永磁材料的高磁能積使得同樣輸 出功率時，整機重量減少30%，同體積時輸出功率可增大至50%，同時可減小
離心力，提高轉(zhuǎn)速，降低電流強度，減少冷卻問題，減少機械軸承問題；高剩 磁使得氣隙磁通密度較高，可節(jié)約銅繞組用量，降低電機成本;高矯頑力使得
退磁危險降低，對各種磁體幾何形狀，磁化強度穩(wěn)定，給定轉(zhuǎn)子外形設(shè)計帶來
方便，電機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 磁電機工作可靠，無最低工作溫度極限，最高工作溫度可到25(TC;價格相對 低廉，儲量較大，尤其我國擁有豐富的稀土資源，會使得電機成本較低，可大 規(guī)模生產(chǎn)和推廣。永磁電機不僅可以部分替代傳統(tǒng)的電勵磁電機，而且可以實 現(xiàn)電勵磁電機難以達到的高性能。因此開發(fā)、研制永磁風(fēng)力發(fā)電機是勢在必行 的，特別是表貼式永磁同步發(fā)電機。
在大框號下的永磁風(fēng)力發(fā)電機中，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)勢沒有能夠明顯的體現(xiàn)出來。
實用新型內(nèi)容
本實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)電機轉(zhuǎn)子造成氣 隙磁密正弦度較差的不足。
本實用新型所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)-
一種風(fēng)力發(fā)電機轉(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，進而保證電機的平穩(wěn)運行。
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 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，又有利于對轉(zhuǎn)子軛和永磁體的固定。
永磁體塊外側(cè)設(shè)有無緯玻璃絲帶，以對永磁體起加固和防氧化的作用，同 樣使結(jié)構(gòu)工藝較為簡單，無緯玻璃絲帶外側(cè)還設(shè)有熱套環(huán)，起保護絲帶和永磁 體的作用。
為了便簡化鐵心沖片程序，并降低成本，通風(fēng)孔設(shè)置在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上。 本實用新型的風(fēng)力發(fā)電機轉(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，不但減小了電機的反電動勢波 形畸變率，也減小了諧波對電網(wǎng)的沖擊，從而提高了電機效率和功率因數(shù)。


圖1為永磁體塊均勻分布的風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型風(fēng)力發(fā)電機轉(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)電機電動勢波形圖。 圖4為采用本實用新型轉(zhuǎn)子的風(fēng)力發(fā)電機電動勢波形圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白 了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本實用新型。
參見圖1，由于風(fēng)力發(fā)電機轉(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。
參見圖2，本實用新型的風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)子，為了解決均勻分布的永磁體塊 帶來的不足，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。 本實施例中，對于其中一S極而言，極內(nèi)永磁體塊l (相對相鄰的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。為了保持電機的穩(wěn)定運行，實際上每一極極 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，但如果太小會給永磁體 塊的安裝帶來很大的麻煩，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轉(zhuǎn)子軛和永磁體的固定。永磁體塊的外側(cè)則 可捆綁無緯玻璃絲帶6，有利于永磁體加固的同時，起到了防氧化的作用，無
緯玻璃絲帶6外側(cè)再加裝熱套環(huán)7，再進一步對無緯玻璃絲帶6和永磁體起保 護作用，整個結(jié)構(gòu)工藝都較為簡單，并且進一步提高了高速運行發(fā)電機的可靠 性。為了便簡化鐵心沖片程序，并降低成本，將通風(fēng)孔8設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上。
安裝時，首先在轉(zhuǎn)子表面畫一道線，在這條線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候放不下(因為前面的排列太松散)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)磁材料進行調(diào)整。調(diào)整完畢 后，松開某一塊永磁體，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，纏上無緯玻璃 絲帶6和熱套環(huán)7，完成整個安裝。
參見圖3和圖4，通過對比可知，本實用新型改善了氣隙磁密波形，減小 了電機的反電動勢波形畸變率，因此也減小了諧波對電網(wǎng)的沖擊，從而提高 了電機效率和功率因數(shù)。
另外，可以理解的是，本實施例僅僅是示意性的采用6極轉(zhuǎn)子進行說明，
并非對本實用新型限制，本實用新型的技術(shù)方案完全可以運用在8極或者更多極的轉(zhuǎn)子上，而這些變化和改進同樣落入本實用新型保護的范圍中。
以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu) 點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實 施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神 和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入 要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書 及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)力發(fā)電機轉(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)電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述永磁體 塊外側(cè)設(shè)有無緯玻璃絲帶。
7. 如權(quán)利要求6所述的風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述無緯玻璃絲 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)電機轉(zhuǎn)子，其特征在于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸 上設(shè)有通風(fēng)孔。
專利摘要本實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，不但減小了電機的反電動勢波形畸變率，也減小了諧波對電網(wǎng)的沖擊，從而提高了電機效率和功率因數(shù)。
文檔編號H02K1/32GK201332305SQ20082016870
公開日2009年10月21日 申請日期2008年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
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