發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和組裝方法
【專利摘要】發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其包括轉(zhuǎn)子輪緣和布置在所述轉(zhuǎn)子輪緣的內(nèi)圓周和外圓周中的一個(gè)處的多個(gè)永磁體模塊，其中所述轉(zhuǎn)子輪緣包括多個(gè)轉(zhuǎn)子環(huán)，所述多個(gè)轉(zhuǎn)子環(huán)通過轉(zhuǎn)子環(huán)之間的間隙分開，并且經(jīng)由多個(gè)軸向條附裝至彼此，所述軸向條固定至所述環(huán)的內(nèi)圓周和外圓周中的另一個(gè)，所述永磁體模塊包括基座和安裝在所述基座的頂面上的一排或多排磁體，并且其中所述永磁體模塊通過多個(gè)緊固件固定至所述軸向條，所述緊固件延伸通過所述轉(zhuǎn)子環(huán)之間的間隙。
【專利說明】發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和組裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，并且更具體地涉及尤其適用于風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。本發(fā)明還涉及用于組裝發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]具有承載永磁體的轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)是已知的。通常認(rèn)為它們是可靠的，并且比其他的發(fā)電機(jī)技術(shù)需要更少的維護(hù)。
[0003]現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)通常用于將電力供給至電網(wǎng)。這種風(fēng)力渦輪機(jī)通常包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子轂和多個(gè)葉片。轉(zhuǎn)子設(shè)定成通過風(fēng)作用在葉片上而旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(“直接驅(qū)動(dòng)”)或通過使用齒輪箱驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。對(duì)于離岸風(fēng)力渦輪機(jī)而言，通常選擇采用永磁體的直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0004]這種直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)可以具有例如6-8米的直徑和例如2-3米的長度。需要將數(shù)百個(gè)磁體通過螺栓固定至或粘結(jié)至轉(zhuǎn)子的圓周。很明顯，制造過程將會(huì)是麻煩的。
[0005]而且，如果一個(gè)或多個(gè)磁體損壞并且需要更換，則觸及這些磁體將是復(fù)雜的(尤其是在大尺寸發(fā)電機(jī)的情況下)，使得維護(hù)會(huì)變得非常昂貴。
[0006]這種尺寸和類型的發(fā)電機(jī)不僅限于風(fēng)力渦輪機(jī)的【技術(shù)領(lǐng)域】。例如在汽輪機(jī)和水輪機(jī)中也可以找到相當(dāng)大尺寸的發(fā)電機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在第一方面，本發(fā)明提供一種發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其包括轉(zhuǎn)子輪緣和布置在所述轉(zhuǎn)子輪緣的內(nèi)圓周和外圓周中的一個(gè)處的多個(gè)永磁體模塊。所述轉(zhuǎn)子輪緣包括多個(gè)轉(zhuǎn)子環(huán)，所述多個(gè)轉(zhuǎn)子環(huán)通過轉(zhuǎn)子環(huán)之間的間隙分開，并且經(jīng)由多個(gè)軸向條附裝至彼此，所述軸向條固定至所述環(huán)的相對(duì)圓周。所述永磁體模塊包括基座和安裝在所述基座的頂面上的一排或多排磁體，并且所述永磁體模塊通過多個(gè)緊固件固定至所述軸向條，所述緊固件延伸通過所述轉(zhuǎn)子環(huán)之間的間隙。
[0008]在本發(fā)明的這方面中，提供了能較容易組裝的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。永磁體不需要一個(gè)接一個(gè)地附裝，并且不需要對(duì)轉(zhuǎn)子輪緣進(jìn)行打孔。
[0009]在定子布置成圍繞具有永磁體的轉(zhuǎn)子的情況下，永磁體模塊將定位在轉(zhuǎn)子輪緣的外圓周上。連接多個(gè)轉(zhuǎn)子環(huán)的軸向條因而將附裝在轉(zhuǎn)子輪緣的內(nèi)圓周處。在轉(zhuǎn)子繞定子布置的情況下，永磁體模塊將定位在轉(zhuǎn)子輪緣的內(nèi)圓周上(并且軸向條在外圓周上)。
[0010]在一些實(shí)施例中，永磁體模塊包括單排磁體。在其他實(shí)施例中，永磁體模塊包括至少兩排磁體。
[0011]在一些實(shí)施例中，所述緊固件固定在所述永磁體模塊的基座的盲孔中。不需要在永磁體材料中設(shè)置孔，這可以節(jié)省成本。
[0012]在一些實(shí)施例中，所述軸向條通過焊接固定至所述環(huán)的底部。在可替代實(shí)施例中，所述條可以通過粘結(jié)、鉚接、螺栓或其他方式附裝至環(huán)的內(nèi)圓周。
[0013]在一些實(shí)施例中，所述永磁體覆蓋有非磁性材料，諸如樹脂或不銹鋼。覆蓋物可以用于保護(hù)磁體免受腐蝕，但覆蓋物也會(huì)引起寄生電流和/或降低散熱。
[0014]在一些實(shí)施例中，所述永磁體模塊的長度基本等于發(fā)電機(jī)的長度的一半。兩個(gè)永磁體模塊可以布置在彼此后面。在其他實(shí)施例中，永磁體模塊的長度基本對(duì)應(yīng)于發(fā)電機(jī)的長度。在另外的實(shí)施例中，永磁體模塊的長度基本等于發(fā)電機(jī)長度的其他部分。而且，在某些實(shí)施例中，軸向條可以具有發(fā)電機(jī)的長度。在其他實(shí)施例中，軸向條可以具有發(fā)電機(jī)的長度的一部分(例如一半)。
[0015]在另一方面中，本發(fā)明提供一種組裝方法，其包括:提供多個(gè)轉(zhuǎn)子環(huán)；提供多個(gè)條，并且通過焊接在所述轉(zhuǎn)子環(huán)的內(nèi)圓周或外圓周中的一個(gè)處將所述轉(zhuǎn)子環(huán)附裝至所述板，并且在所述轉(zhuǎn)子環(huán)之間留有間隙；將永磁體模塊定位在所述轉(zhuǎn)子環(huán)的內(nèi)圓周或外圓周中的另一個(gè)上；和用多個(gè)螺栓將所述模塊附裝至所述板，所述螺栓在所述轉(zhuǎn)子環(huán)之間的間隙中延伸。
[0016]本發(fā)明的實(shí)施例的其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將在本領(lǐng)域技術(shù)人員審閱說明書時(shí)變得明顯，或可以通過實(shí)施本發(fā)明而被認(rèn)識(shí)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下文將參照附圖以非限制性示例的方式說明本發(fā)明的具體實(shí)施例，其中:
[0018]圖1a-1c示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的第一實(shí)施例；
[0019]圖2a和2b示出可以在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中使用的永磁體模塊的示例的正視圖和首lJ視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]圖1a示出由多個(gè)轉(zhuǎn)子環(huán)10a、10b、10c和IOd的外圓周形成的轉(zhuǎn)子輪緣。所述環(huán)通過多個(gè)條30附裝至彼此，所述條從前部環(huán)IOa軸向地延伸至后部環(huán)10d。
[0021]在相鄰的轉(zhuǎn)子環(huán)10之間保持間隙15。在轉(zhuǎn)子輪緣的外圓周上設(shè)有多個(gè)永磁體模塊20。在該實(shí)施例中，每個(gè)永磁體模塊都包括基座21，在該基座上布置有單排磁體22。
[0022]磁體可以用不銹鋼薄板覆蓋和/或通過例如環(huán)氧樹脂26覆蓋。在可替代實(shí)施例中，永磁體可以根本不被覆蓋。這些實(shí)施例可以使用磁體之間的自由空間來提供磁體的良好冷卻。借助覆蓋物，可以更好地保護(hù)永磁體免于其環(huán)境侵害，并且可以例如降低腐蝕的可能性和程度。然而，覆蓋物會(huì)降低散熱，并且還會(huì)在覆蓋物中引起寄生電流。因此，可以使用非磁性材料。
[0023]在該示例中，多個(gè)螺栓35延伸通過條30中的空到達(dá)永磁體模塊的基座21中。這樣，永磁體牢固地固定至轉(zhuǎn)子輪緣的外圓周，而不必單獨(dú)地固定每個(gè)磁體。另外，如果使用永磁體模塊的基座中的盲孔，則永磁體都不需要加工有例如螺栓孔。
[0024]在本發(fā)明的這方面中，因而提供了能較容易組裝的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。永磁體不需要一個(gè)接一個(gè)地附裝，并且不需要對(duì)轉(zhuǎn)子輪緣進(jìn)行打孔。
[0025]在圖1a的示例中，每個(gè)永磁體模塊都承載單排永磁體。在可替代實(shí)施例中，在基座的頂面上可以設(shè)置多排永磁體。永磁體模塊的寬度和磁體的排數(shù)可以變化。每個(gè)模塊具有較大數(shù)量的磁體減少了模塊的數(shù)量，并且可以簡化組裝過程。另一方面，較小的模塊可以更容易制造。
[0026]圖1b和Ic示出同一實(shí)施例的兩個(gè)不同視圖。
[0027]很明顯，例如轉(zhuǎn)子環(huán)的數(shù)量可以根據(jù)情況而改變。另外，很明顯，條的寬度不必與永磁體模塊的寬度相同。
[0028]通常，如果條足夠窄，則它們可以是筆直的，S卩，不需要彎曲以適應(yīng)轉(zhuǎn)子輪緣的形狀。
[0029]在圖1a和Ib中未示出支撐轉(zhuǎn)子輪緣10的中心轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可以采用任何適當(dāng)?shù)男问剑⑶铱梢园ɡ缇哂卸鄠€(gè)徑向地并且可選地軸向地延伸的輪輻的轂，所述輪輻支撐轉(zhuǎn)子輪緣，或者較牢固的轉(zhuǎn)子包括例如較厚的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以使用支撐形成轉(zhuǎn)子輪緣的多個(gè)環(huán)的任何中心轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
[0030]類似地，在繞定子布置轉(zhuǎn)子的構(gòu)型中，繞轉(zhuǎn)子輪緣的支撐結(jié)構(gòu)也可以采用任何適當(dāng)形式。
[0031]由于永磁體模塊通過其基座固定至轉(zhuǎn)子輪緣，因此在操作和組裝期間，在本發(fā)明的實(shí)施例中都可以基本避免緊固件與永磁體之間的摩擦。
[0032]圖2a示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的永磁體模塊的正視圖。永磁體模塊包括基座21和一排永磁體22。在該實(shí)施例中，永磁體22可以使用多套螺釘28安裝在基座21上。另夕卜，磁體可以粘結(jié)至基座。而且，帶27附裝在模塊的前部處，在永磁體的頂部上向后延伸，并且附裝在模塊的后部處(也可參見圖2b)，以由此將永磁體捆束至基座。在可替代實(shí)施例中，可以使用將磁體固定在基座上的以下方式中的僅僅一種或兩種:在特定示例中，磁體可以粘結(jié)至基座，并且如果或者當(dāng)粘合劑在發(fā)電機(jī)壽命期間劣化時(shí)，才設(shè)置所述帶。在另一個(gè)示例中，磁體可以粘結(jié)至基座而沒有任何額外的緊固機(jī)構(gòu)。因而可以避免磁體與緊固件之間的摩擦。
[0033]為了將磁體更容易且準(zhǔn)確地定位在基座頂部上，基座的頂面可以包括兩個(gè)直立的引導(dǎo)部29，磁體可以設(shè)置于所述兩個(gè)直立的引導(dǎo)部之間。
[0034]圖2b示出在軸向橫截面中看到的一排磁體221-232。帶27可以用銷(或其他緊固件)27b固定在永磁體模塊的前部處和后部處。
[0035]永磁體模塊的長度可以基本定語發(fā)電機(jī)的軸向長度；每個(gè)永磁體模塊因而跨越發(fā)電機(jī)的基本全部長度。在其他實(shí)施例中，模塊的長度可以基本是發(fā)電機(jī)軸向長度的一半；兩個(gè)永磁體模塊跨越發(fā)電機(jī)的長度。在這種情況下，例如在維護(hù)期間，一個(gè)模塊可以從前部插入，并且一個(gè)模塊可以從后部插入。在另一個(gè)實(shí)施例中，模塊的長度可以基本等于發(fā)電機(jī)長度的其他部分。
[0036]類似地，軸向條不必跨越發(fā)電機(jī)的整個(gè)長度。在某些實(shí)施例中，許多軸向條定位在彼此后面以共同跨越發(fā)電機(jī)的長度。
[0037]雖然在此已經(jīng)僅公開了本發(fā)明的多個(gè)具體實(shí)施例和示例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以有其他可替代實(shí)施例和/或本發(fā)明的用途及其明顯變型和等同方案。而且，本發(fā)明覆蓋所述具體實(shí)施例的所有可能的組合。因而，本發(fā)明的范圍不應(yīng)由具體實(shí)施例限定，而是應(yīng)僅通過以下權(quán)利要求的公正解讀而確定。
【權(quán)利要求】
1.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其包括轉(zhuǎn)子輪緣和布置在所述轉(zhuǎn)子輪緣的內(nèi)圓周和外圓周中的一個(gè)處的多個(gè)永磁體模塊，其中 所述轉(zhuǎn)子輪緣包括多個(gè)轉(zhuǎn)子環(huán)，所述多個(gè)轉(zhuǎn)子環(huán)通過轉(zhuǎn)子環(huán)之間的間隙分開，并且經(jīng)由多個(gè)軸向條附裝至彼此，所述軸向條固定至所述環(huán)的內(nèi)圓周和外圓周中的另一個(gè)， 所述永磁體模塊包括基座和安裝在所述基座的頂面上的一排或多排磁體，并且其中 所述永磁體模塊通過多個(gè)緊固件固定至所述軸向條，所述緊固件延伸通過所述轉(zhuǎn)子環(huán)之間的間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于，每個(gè)永磁體模塊都包括單排磁體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于，每個(gè)永磁體模塊都包括至少兩排磁體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述緊固件固定在所述永磁體模塊的基座的盲孔中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述軸向條通過焊接固定至所述環(huán)的內(nèi)圓周。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述永磁體覆蓋有非磁性材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述緊固件是螺栓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述永磁體模塊的長度基本等于發(fā)電機(jī)的長度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述永磁體模塊的長度基本等于發(fā)電機(jī)的長度的一半。
10.直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)，其包括具有根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)。
11.組裝方法，其包括: 提供多個(gè)轉(zhuǎn)子環(huán)； 提供多個(gè)條，并且通過焊接在所述轉(zhuǎn)子環(huán)的內(nèi)圓周或外圓周中的一個(gè)處將所述轉(zhuǎn)子環(huán)附裝至所述板，并且在所述轉(zhuǎn)子環(huán)之間留有間隙； 將永磁體模塊定位在所述轉(zhuǎn)子環(huán)的內(nèi)圓周或外圓周中的另一個(gè)上；和 用多個(gè)螺栓將所述模塊附裝至所述板，所述螺栓在所述轉(zhuǎn)子環(huán)之間的間隙中延伸。
【文檔編號(hào)】H02K1/27GK103548241SQ201280024426
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月20日
【發(fā)明者】C·穆尼斯卡塞斯 申請(qǐng)人:阿爾斯通可再生能源西班牙有限公司