專利名稱：風(fēng)力渦輪發(fā)電機用的磁體蓋板組件及其布置、安裝和拆卸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于風(fēng)力渦輪機的發(fā)電機的磁體組件或布置及安裝或拆卸方法，特別是安裝在軛(6 )表面的永久磁體(2 )。
背景技術(shù)：
風(fēng)力渦輪機將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)換成機械能，隨后將機械能轉(zhuǎn)換成電能。需要的輸出功率水平的不斷增加導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機部件尺寸的增大，最終結(jié)果是需要復(fù)雜和繁重的加工方法。強健的系統(tǒng)是需要的。另外，風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子軛(6)在不斷增加的速度下旋轉(zhuǎn)，這個需要導(dǎo)致增加所述永磁體的離心力和需要將磁體?？?、固定和牢固保持在軛(6)上。
安裝或組裝磁體的傳統(tǒng)方法是將磁體組件直接安裝在轉(zhuǎn)子軛(6 )或定子上。轉(zhuǎn)子軛(6)和定子磁體支撐物一般具有圓形或彎曲截面。單個永磁體安裝到彎曲軸表面通常需要專門的工作站，且是很花時間的。這導(dǎo)致裝配時間和能力低效。此外，將上述磁體固定到彎曲表面，換句話說具有曲率的表面進一步使牢固的、永久的和穩(wěn)定的連接復(fù)雜化。現(xiàn)有技術(shù)包括已公開的日本申請JP-2009-171736，描述一個永磁體在電機的轉(zhuǎn)子表面的正常位置插入其中的蓋板。所述蓋板包括一個同時覆蓋多個磁體的層。公開文本DE102005048731描述了一個帶有保持徑向?qū)χ械膽冶鄣膶訅很棥Ｋ鰬冶畚兆∮来朋w的末端部分。此外，專利文件US2006220483描述了兼容層和間隔器，在轉(zhuǎn)子的永磁體的布置之間提供機械壓力。專利文件IT8467083描述了帶有孔的永磁體，這些孔用于螺栓固定或擰入轉(zhuǎn)子。此外，現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)解決方案包括在軛表面和永磁體之間使用粘合樹脂和其他材料。本發(fā)明的一個目的是提供一個磁體組件，該組件提供容易的安裝操作且為快速、經(jīng)濟且準確的維護和修理提供安裝、拆卸方法。另一個目的是提供可以單獨替換的永磁體的模塊組件。還一個目的是提供替換個別磁體的方法，不需要將轉(zhuǎn)子軸或軛從發(fā)電機上拆下來。本發(fā)明的又一目的是提供一種增加安裝磁體的準確度或精確度的方法和布置。磁體組件的正常的位置對于后面的轉(zhuǎn)子和定子上的電和電磁性能很重要。這樣，可以減少或優(yōu)化的裝配時間并努力節(jié)約人工時間以及減少費用。本發(fā)明的另一目的是提供一個簡單的方法和布置，無需專用的工作站，從而節(jié)省組件體積。又另一目的是提供一個不阻礙或減少磁路的磁通量性能的布置，引導(dǎo)磁通量限制在希望的磁或電磁回路中，從而避免磁泄露。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)的至少一個問題或?qū)崿F(xiàn)至少一個目的。永磁體(2)可以是任何形式的，特別是由釹、釤或稀土材料制成的。本發(fā)明描述了一個磁體蓋板組件(1，4)，用于定位和保護風(fēng)力渦輪發(fā)電機中的轉(zhuǎn)子軛上的單個的永磁體(2)，磁體蓋板組件(1，4)包括磁體蓋板(1)，由軟磁材料制成，用于覆蓋單個的永磁體(2)，其中，非磁性板(4)永久地固定在所述磁體蓋板(I)上，非磁性板(4)包括將磁體蓋板組件(1，4)固定到轉(zhuǎn)子軛外表面(9)上的裝置，該固定裝置可以移動來允許單個蓋板組件(1，4)安裝和拆卸。具體的優(yōu)點是轉(zhuǎn)子軛(6)的布置使用上述磁體蓋板組件(1，4)。此外顯示了磁性延長器(3)，構(gòu)造用于引導(dǎo)翼狀渦輪發(fā)電機磁通量，其中，磁性延長器(3)固定在轉(zhuǎn)子軛(6)的內(nèi)表面(8)上。
另一個實施例的轉(zhuǎn)子軛(6)的布置中，磁性延長器(3)沿第一軸(A)對稱固定在軛
(6)的內(nèi)表面(8)上,其中,第一軸(A)由軛的外圓柱的徑向限定,上述徑向橫切軛(6)表面穿過選擇的第一孔(7)和第二孔(11)。另一個實施例具有至少兩個磁性延長器(3)，沿第二軸(B)對稱布置，第二軸(B)由軛圓柱的徑向限定，上述徑向橫切軛(6)表面穿過磁體蓋板寬度(W)的中心。優(yōu)選地，通過軛(6)的第一孔(7)或第二孔(8)引導(dǎo)螺栓，并將螺栓固定或擰入孔上。布置可以有幾個模塊構(gòu)成，即至少兩個磁體蓋板組件(1，4)并排放在轉(zhuǎn)子軛表面(9)上。該布置類似于馬賽克或全部覆蓋瓷磚的表面，即很多磁體蓋板組件(1，4)一個挨著一個放置，覆蓋轉(zhuǎn)子軛全部外表面(9 )。本發(fā)明還描述將單個永磁體(2)安裝到風(fēng)力渦輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子軛(6)上的方法，包括以下步驟放置單獨的永磁體(2)在轉(zhuǎn)子軛的外表面(9)上，覆蓋永磁體蓋板組件(1，4)在上述單個的永磁體(2)上，將非磁性板(4)上的第二孔(11)與轉(zhuǎn)子軛(6)的第一孔(7)對齊，固定永磁體蓋板組件(1，4)到轉(zhuǎn)子軛(6)上。另外，另一個實施例顯示磁性延長器(3)附在轉(zhuǎn)子軛(6)的內(nèi)表面(8)上，從而最小化轉(zhuǎn)子工作時的磁通泄露。此外，本發(fā)明不只限于安裝方法。本發(fā)明的實施例描述了拆卸組件的方法，特別用于單個磁體的維護或維修工作。所述方法包括以下步驟接近轉(zhuǎn)子軛表面(9)，從轉(zhuǎn)子軛表面分離至少一個單獨永磁體蓋板組件(1，4)。所述方法還包括單獨分離至少一個轉(zhuǎn)子軛內(nèi)表面⑶上的磁性延長器(3)。


圖I顯示了帶有安裝在軛(6)的外表面(9)上的蓋板組件(1，4)和磁性延長器(3)的優(yōu)選實施例。圖2是顯示軛(6)上用于連接單獨的蓋板組件(1，4)的多個孔(7)的布置。圖3顯示產(chǎn)生磁回路的增強的磁通量和安裝在轉(zhuǎn)子軛(6)的內(nèi)表面(8)上的兩個連續(xù)的磁性延長器(3)。
具體實施例方式圖I和圖2顯示了本發(fā)明的不同實施例。非磁性板(4)永久固定在磁體蓋板(I)上，優(yōu)選安裝在磁體蓋板(I)的一側(cè)，其中，所述側(cè)是磁體蓋板(I)長度(L)的一側(cè)。永久固定優(yōu)選焊接、粘合、連接或其他任何合適的固定裝置。非磁性板(4)包括將非磁性板(4)固定在軛(6)的外表面(9)上的裝置，這些固定裝置優(yōu)選對應(yīng)于軛上第一孔(7)的第二孔(11)。帶有螺絲的螺栓被導(dǎo)入通過第一孔(7)和第二孔(11)，螺栓的螺絲部分可以直接旋入第一孔(7)或第二孔(11)的對應(yīng)螺絲部分?？商鎿Q地，螺栓可以通過螺母固定。軛(6)的外表面(9)應(yīng)該理解為面對定子、定子線圈或繞組的表面。實際上，轉(zhuǎn)子的外部三維尺寸基本是個圓柱。軛(6)的內(nèi)表面(8)應(yīng)理解為沿徑向面對圓柱軸的表面。第一孔(7 )和第二孔(11)的數(shù)量和位置的選擇，在轉(zhuǎn)子所有操作和/或不同速度、 不同電磁負載期間，提供足夠的抓力和機械穩(wěn)定性，且考慮到磨損情況、預(yù)計壽命和現(xiàn)場環(huán)境條件。第二孔(11)的數(shù)量在I和12之間，優(yōu)選2到9之間，更優(yōu)選7。所述范圍在機械抓力和系統(tǒng)復(fù)雜性之間提供了一個最佳平衡。 第二孔(11)的數(shù)量不一定對應(yīng)于軛上第一孔(7 )的數(shù)量。實際上，第二孔(11)按規(guī)則的間隔間隙(I)布置，且旋入螺桿或其他到軛(6)上的固定裝置，不是所有的軛上的第一孔(7)都需要用。這些布置考慮到系統(tǒng)復(fù)雜性。第二孔(11)的數(shù)量的有利選擇，最小化轉(zhuǎn)子磁特性的擾亂或磁通量泄露，節(jié)省轉(zhuǎn)子側(cè)的重量，并使轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)獲得足夠抓力而運轉(zhuǎn)時磁體蓋板組件(I)不變松或分開。螺栓和孔布置成埋頭的。螺栓優(yōu)選尺寸是M8X40，M意思是公制的，而值分別是螺栓直徑和長度的毫米數(shù)。埋頭螺孔的截面顯示幾個斜面角，優(yōu)選60度到120度之間。磁性延長器(3)固定在軛的內(nèi)表面(8)。術(shù)語磁性延長器(3)應(yīng)理解為由軟磁性材料制成的任何組件或部件，軟磁材料有助于引導(dǎo)磁通量和/或其他磁性參數(shù)保持在預(yù)定的磁通路范圍內(nèi)。磁性延長器(3)協(xié)助避免磁損耗或磁通泄露，可以由任何合適的軟磁材料制成，特別是軟磁鐵。軟磁鐵由硅層壓鐵或?qū)嵭慕Y(jié)構(gòu)鋼制成。磁性延長器(3)的外形沿其長度方向(L)與軛的內(nèi)表面⑶匹配。如圖I所示，磁性延長器(3)的截面大體是截頭三角形。可以是具有截頭三邊形的任何其他形狀。磁性延長器(3)的多個邊的一個，即與軛(6)的內(nèi)表面(8)接觸或附著的可以是彎曲的或輕微彎曲來適應(yīng)表面(8)。截頭三角形制造簡單，容易定位和附著。盡管如此，其他形狀和截面都是可能的，截頭或者非截頭的。安裝的磁性延長器(3)可以具有四角或四邊形。其他合適的截面包括七邊形、六邊形和其他具有七個或更多邊的多邊形。磁性延長器的形狀不限于多邊形，彎曲的截面形狀同樣適用。在軛的內(nèi)表面(8)上合適的定位磁性延長器(3)能優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電機的磁特性。延長器的截面優(yōu)選沿由螺栓的插入方向限定的軸(A)對稱定位，軸(A)與圖I中所示的軛的圓柱的徑向重合。這樣磁性延長器(3)的定位集中在軸(A)上。圖2顯示了一系列沿長度方向(L)規(guī)則間隔間隙(I)布置的第一孔(7)。這些孔也沿圓柱的圓周方向按其他規(guī)則的間隙布置。雖然沒有在圖2中專門顯示出來，兩個或更多帶有固定的非磁性板(4)的磁性蓋板組件(I) 一個挨一個地布置。覆蓋軛外表面(8)周圍的全部區(qū)域，形成填充的馬賽克或結(jié)構(gòu)模塊。以這種方式，在任何安裝操作、維護或維修期間，大大改進了永磁體(2)的處理。已安裝的永磁體(2)的數(shù)量在任何時間都可以選擇，維護工作可以在單個永磁體蓋板(I)而無需拆解或移開其他模塊。另外，放置在屬于兩個連續(xù)非磁性板(4)的兩個連續(xù)軸(A)上的兩個或多個磁性延長器(3)的位置同樣覆蓋軛(6)的全部內(nèi)表面(8)。磁性延長器(3)的數(shù)量也模塊化。一個實施例顯示這些延長器能覆蓋軛的全部內(nèi)表面(8)。這些磁性延長器在維護或維修工作需要時可以單獨地拆除。圖3顯示了與風(fēng)力發(fā)電機的定子(10)結(jié)合時轉(zhuǎn)子布置的磁特性。磁通量在圖中 用切割磁體的實線表示。實線由磁性延長器(3)引導(dǎo)，形成顯示低損耗的磁通路。通過引導(dǎo)磁通量穿過磁性延長器(3)來最小化磁泄露。圖3還顯示了兩個連續(xù)的不同磁性延長器(3)的優(yōu)選定位。這兩個連續(xù)的磁性延長器(3 )在彼此靠近的范圍或一個與另一個接觸。還顯示了沿軸(B )對稱布置，其中，軸(B )由圖3所示的永磁體(2)的截面的徑向軸限定。有利地，第一孔(7)和第二孔(11)可以是通孔并與磁性延長器(3)表面對應(yīng)的第三孔協(xié)作。這些第三孔可以是鉆的或鏜的，并配備螺絲部分來安裝螺栓。螺栓和帶有螺絲部分的孔是非常簡單的布置，不需要額外使用粘合劑。這樣，移除軛外表面(9)上的一個組件的固定裝置或螺栓就意味著移除放置在軛內(nèi)表面(8)上的一個磁性延長器(3)。附圖顯示的實施例不是任何形式的限制。本發(fā)明由權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一磁體蓋板組件(1，4)，用于定位和保護風(fēng)力渦輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子軛(6)上的單個的永磁體(2)，所述磁性蓋板組件(1，4)包括磁體蓋板(I)，由軟磁性材料制成，構(gòu)造成覆蓋上述單個永磁體(2);其特征在于 一非磁性板(4 )永久地固定在所述磁體蓋板(I)上，非磁性板(4 )包括將磁體蓋板組件(1,4)固定到轉(zhuǎn)子軛外表面(9)上的裝置，該固定裝置可以移動來允許單個蓋板組件(1，4)安裝和拆卸。
2.用于轉(zhuǎn)子軛(6)的布置,包括 根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁體蓋板組件(1，4)， 磁性延長器(3)，構(gòu)造用于引導(dǎo)翼狀渦輪發(fā)電機磁通量，其特征在于， 磁性延長器(3)固定在轉(zhuǎn)子軛(6)的內(nèi)表面(8)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于轉(zhuǎn)子軛(6)的布置，其特征在于， 磁性延長器(3)沿第一軸(A)對稱固定在軛(6)的內(nèi)表面(8)上，第一軸(A)由軛的外圓柱的徑向限定，上述徑向橫切軛(6)表面穿過選擇的第一孔(7)和第二孔(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于轉(zhuǎn)子軛(6)的布置，其特征在于，磁性延長器(3)的截面為二維多邊形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于轉(zhuǎn)子軛(6)的布置，其特征在于，所述多邊形大體是一截頭三角形。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于轉(zhuǎn)子軛(6)的布置，其特征在于，具有至少兩個磁性延長器(3)，沿第二軸(B)對稱布置，第二軸(B)由軛圓柱的徑向限定，上述徑向橫切軛(6)表面穿過磁體蓋板寬度(W)的中心。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于轉(zhuǎn)子軛(6)的布置，其特征在于，非磁性板(4)的固定裝置是對應(yīng)于轉(zhuǎn)子軛第一孔(7)的第二孔(11)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于轉(zhuǎn)子軛(6)的布置，其特征在于，通過軛(6)的第一孔(7)或第二孔(8)引導(dǎo)螺栓，并將螺栓固定或擰入孔中。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于轉(zhuǎn)子軛(6)的布置，其特征在于，至少兩個磁體蓋板組件(I，4 )并排放在轉(zhuǎn)子軛表面(9 )上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于轉(zhuǎn)子軛(6)的布置，其特征在于，許多磁體蓋板組件(1，4 ) 一個挨著一個放置，覆蓋轉(zhuǎn)子軛全部外表面(9 )。
11.將單個永磁體(2)安裝在風(fēng)力渦輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子軛(6)上的方法，包括以下步驟 單獨放置至少一個的永磁體(2)在轉(zhuǎn)子軛的外表面(9)上， 放置單個永磁體蓋板組件(1，4)在上述單個的永磁體(2)上， 將非磁性板(4)上的第二孔(11)與轉(zhuǎn)子軛(6)的第一孔(7)對齊， 固定永磁體蓋板組件(1，4)到轉(zhuǎn)子軛(6)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的安裝單個永磁體(2)方法，進一步包括以下步驟將至少一個磁性延長器(3)固定在轉(zhuǎn)子軛(6)的內(nèi)表面(8)上，從而最小化轉(zhuǎn)子工作時的磁通泄露。
13.拆卸或維護在風(fēng)力渦輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子軛(6)上的單個永磁體(2)的方法，包括以下步驟 接近轉(zhuǎn)子軛外表面(9)， 單獨從轉(zhuǎn)子軛表面分離至少一個根據(jù)權(quán)利要求I所述的永磁體蓋板組件(1，4)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的拆卸或維護單個永磁體(2)的方法，進一步包括以下步驟 單獨分離轉(zhuǎn)子軛內(nèi)表面(8 )上的至少一個磁性延長器(3 )。
全文摘要
本發(fā)明描述了用于定位和保護風(fēng)力渦輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子軛上的單個的永磁體的磁體蓋板組件。所述磁性蓋板組件包括由軟磁性材料制成并構(gòu)造成覆蓋上述單個永磁體的磁體蓋板，一非磁性板永久地固定在所述磁體蓋板上，非磁性板包括將磁體蓋板組件固定到轉(zhuǎn)子軛外表面上的裝置，該固定裝置可以移動來允許單個蓋板組件安裝和拆卸。此外，用于引導(dǎo)磁通量和避免磁泄漏的磁性延長器固定在轉(zhuǎn)子軛的內(nèi)表面上。還描述了安裝、拆卸和維護永磁體的相關(guān)方法。
文檔編號H02K1/28GK102971942SQ201180032074
公開日2013年3月13日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者彼得·拉斯姆森 申請人:歌美颯創(chuàng)新技術(shù)公司