專利名稱：一種大功率永磁同步電機的模塊式磁極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種大功率永磁同步電機的模塊式磁極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種
具有軸向通風道的內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景永磁電機具有高效和高功率因數(shù)的特點，對于永磁風力發(fā)電機而言，為了降低風 力發(fā)電的度電成本，風電市場加大了對于大功率等級永磁風力發(fā)電機的需求。雖然永磁電 機具有較高的效率，但隨著永磁發(fā)電機的單機容量變得越來越大，氣隙切向力密度的提高， 單位體積的損耗也隨之增大，這將會導致電機各部件的工作溫度相對較高。對于大功率永 磁電機的設計，不僅要求電磁設計參數(shù)符合設計要求、結(jié)構(gòu)設計合理，而且還要具有良好的 通風冷卻系統(tǒng)。由于永磁電機的永磁體對其應用場合的相應工作溫度特別敏感，較高的工 作溫度有可能會導致永磁體磁性能的降低，甚至在惡劣的工作狀況下可能會產(chǎn)生不可逆失 磁等狀況，因而在永磁電機的設計過程中，需要選用合理的通風冷卻系統(tǒng)和可行的工藝生 產(chǎn)技術(shù)方案，保障永磁電機的長期穩(wěn)定和安全可靠運行。 隨著永磁電機功率的增大，單個磁體的體積也隨之增大。特別是大功率永磁電機 在風力發(fā)電的應用場合，現(xiàn)場使用環(huán)境相對惡劣，溫升高，發(fā)熱量大，特別是對永磁材料的 耐腐蝕、抗熱失磁等要求尤為重要。由于單個磁體體積較大，磁吸力較強，造成磁極裝配困 難。硅鋼片在疊壓時存在著不齊度問題，當磁體與硅鋼片間有摩擦時，表面防腐處理的鍍層 劃碰幾率增加， 一旦表層破壞，將直接影響磁體的性能和電機的使用壽命。 —般來說，大功率永磁電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是由磁體、轉(zhuǎn)子整圓沖片和轉(zhuǎn)子支架等構(gòu) 成。目前，對于大功率永磁電機的設計，基于對永磁體的保護和電樞反應對永磁體性能等影 響的考慮，多采用徑向通風道、永磁體為內(nèi)置式放置、多段式轉(zhuǎn)子磁體結(jié)構(gòu)。采用整圓沖片 作為轉(zhuǎn)子磁極沖片，充磁設備很難在大的磁極沖片上對所有磁體完成一次性整體充磁。因 此，常用磁體的安裝方法為在磁體安裝前，先對磁體進行充磁，然后再裝入轉(zhuǎn)子沖片的磁 體槽中，這種帶磁性的磁體安裝過程復雜，且必須使用可靠和合理的工裝才有可能保證順 利完成磁體的安裝。另外，磁體在推入過程中，有可能產(chǎn)生被撞碎或在通風道處卡住磁體等 問題。因而，此種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)具有安裝工藝的復雜性和不可逆性，并在電機運行過程中，如果 一個磁極出現(xiàn)故障，就要對整個轉(zhuǎn)子磁極進行拆卸和更換，給后續(xù)維修工作帶來諸多不便。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是針對大功率永磁同步電機存在的轉(zhuǎn)子通風冷卻 問題、磁體防腐以及磁體安裝工藝復雜、不便于維修和拆卸等問題，提出了一種大功率永磁 同步電機的模塊式磁極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及安裝方法。 本實用新型提出的技術(shù)方案是一種大功率永磁同步電機的模塊式磁極轉(zhuǎn)子結(jié) 構(gòu)，包括模塊式磁極、轉(zhuǎn)子支架和轉(zhuǎn)軸，其中模塊式磁極包括磁極鐵心、永磁體、永磁體槽和 極靴。磁極鐵心由凸形磁極沖片疊壓而成，永磁體位于永磁體槽內(nèi)，永磁體外有極靴保護。
3轉(zhuǎn)子支架的外圓有固定槽，固定槽呈縱向并沿圓周均勻分布排列在轉(zhuǎn)子支架上。轉(zhuǎn)子的每 個模塊式磁極為一個單獨整體，安裝于轉(zhuǎn)子支架的固定槽內(nèi)，磁極之間的間隙為軸向通風 道，斜楔位于磁極沖片與轉(zhuǎn)子支架固定槽內(nèi)，極靴面向氣隙的結(jié)構(gòu)是優(yōu)化的弧形結(jié)構(gòu)。模塊 式磁極與轉(zhuǎn)子支架之間的連接使用的固定槽可為鴿尾槽或T型槽。
安裝時首先，將凸形磁極沖片疊壓成磁極鐵心，再沿縱向?qū)?永)磁體裝入(永)
磁體槽中，通過真空浸漆或注膠的方法對(永)磁體的安裝間隙進行填充，從而將永磁體鎖
定到相應位置；然后，對整個模塊式磁極進行充磁；之后，采用導入及壓裝工裝將模塊式磁
極導入轉(zhuǎn)子支架的固定槽內(nèi)，并在相鄰兩磁極間的間隙打入斜楔，從而把轉(zhuǎn)子支架和模塊
式磁極固定成 一個統(tǒng)一 的整體。 本實用新型的有益效果在于 第一，利用了凸極同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁極的結(jié)構(gòu)特點，使得每兩磁極之間的間隙形
成軸向通風道。軸向通風道在阻止漏磁通作用的同時，并起到通風冷卻的效果從而取代了
常規(guī)大功率永磁電機的徑向通風道和多段式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，簡化了電機的磁極結(jié)構(gòu)。 第二，模塊式磁極的極靴面向氣隙的結(jié)構(gòu)為弧形，優(yōu)化的極靴結(jié)構(gòu)使氣隙磁密波
形盡可能成正弦形分布，有利于減小電機的轉(zhuǎn)矩脈動和諧波。 第三，采用此種模塊式磁極結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)先對無磁性磁體進行安裝，然后對整個 模塊式磁極進行充磁。由于磁極鐵心硅鋼片存在毛剌和疊壓時的沖片不齊度，采用這種 安裝方法可以盡可能地縮短永磁體在磁體槽內(nèi)與硅鋼片之間的摩擦，減小對磁體鍍層的破 壞，從而增加永磁體的抗腐蝕性能。 第四，加工制造工藝可以實現(xiàn)簡單方便組裝，宜于大批量生產(chǎn)，特別適用于大功率 永磁同步電機的制造。
以下結(jié)合附圖對最佳實施例進行詳細說明。
圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實用新型的模塊式磁極結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型的實施方式做一說明 如圖1、圖2所示，一種大功率永磁同步電機的模塊式磁極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包括模塊式磁 極1、轉(zhuǎn)子支架2和轉(zhuǎn)軸3。其中模塊式磁極1包括磁極鐵心6、永磁體7、永磁體槽8和極 靴9。磁極鐵心6由凸形磁極沖片疊壓而成，每極沖片上開有永磁體槽5，永磁體7安裝于 永磁體槽8內(nèi)，永磁體7外有極靴9保護。轉(zhuǎn)子支架外圓有固定槽4，固定槽4呈縱向并沿 圓周均勻分布排列在轉(zhuǎn)子支架2上。每個模塊式磁極1為一個單獨整體，位于轉(zhuǎn)子支架的 固定槽4內(nèi)。每兩磁極之間的間隙為軸向通風道5，極靴9面向氣隙的結(jié)構(gòu)是優(yōu)化的弧形結(jié) 構(gòu)。 安裝時，首先將凸形磁極沖片疊壓成磁極鐵心6，再沿縱向?qū)⒋朋w7裝入永磁體槽 8中，并真空浸漆或注膠的方法對(永)磁體的安裝間隙進行填充；然后對整個模塊式磁極 1進行充磁，再采用導入及壓裝工裝把模塊式磁極1安裝到轉(zhuǎn)子支架2外部的固定槽4中，兩磁極者之間的間隙由斜楔10填充，從而把轉(zhuǎn)子支架和模塊式磁極固定成一個統(tǒng)一的整 體。
權(quán)利要求一種大功率永磁同步電機的模塊式磁極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括模塊式磁極、轉(zhuǎn)子支架和轉(zhuǎn)軸，其中模塊式磁極包括磁極鐵芯、永磁體、永磁體槽和極靴，其特征為兩磁極之間的間隙為軸向通風道，極靴面向氣隙的結(jié)構(gòu)是優(yōu)化的弧形結(jié)構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種大功率永磁同步電機的模塊式磁極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征為相 鄰兩磁極的間隙中有斜楔。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種大功率永磁同步電機的模塊式磁極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征 為所述的磁極鐵芯為疊壓的凸形磁極沖片。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的一種大功率永磁同步電機的模塊式磁極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征 為模塊式磁極與轉(zhuǎn)子支架之間的連接使用的固定槽為鴿尾槽。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的一種大功率永磁同步電機的模塊式磁極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征 為模塊式磁極與轉(zhuǎn)子支架之間的連接使用的固定槽為T型槽。
專利摘要本實用新型提出了一種大功率永磁同步電機的模塊式磁極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括模塊式磁極、轉(zhuǎn)子支架和轉(zhuǎn)軸，其中模塊式磁極包括磁極鐵心、永磁體、永磁體槽和極靴。轉(zhuǎn)子的每個模塊式磁極為一個單獨整體，安裝于轉(zhuǎn)子支架的固定槽內(nèi)，磁極之間的間隙為軸向通風道，極靴面向氣隙的結(jié)構(gòu)是優(yōu)化的弧形結(jié)構(gòu)。本實用新型的軸向通風道可以起到更好的通風冷卻的效果，優(yōu)化的弧形極靴結(jié)構(gòu)使氣隙磁密波形盡可能成正弦形分布，有利于減小電機的轉(zhuǎn)矩脈動和諧波。另外，先對無磁性磁體進行安裝，然后對整個模塊式磁極進行充磁可以盡可能地縮短永磁體在磁體槽內(nèi)與硅鋼片之間的摩擦，減小對磁體鍍層的破壞。此外，本實用新型的加工制造工藝可以實現(xiàn)簡單方便組裝、拆卸，易于大批量生產(chǎn)，特別適用于大功率永磁同步電機的制造。
文檔編號H02K1/27GK201490790SQ20092014013
公開日2010年5月26日 申請日期2009年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月6日
發(fā)明者崔新維, 張世福, 張新麗, 趙祥 申請人:新疆金風科技股份有限公司