[实用新型]一种大功率永磁同步电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种大功率永磁同步电机，属于风力发电技术领域。

技术背景

永磁电机具有结构简单、体积小、效率高等优点。空载漏磁系数是影响永磁同步电机性能的一个重要因素，在内置式永磁同步电机中，隔磁一般采用隔磁磁桥来实现。隔磁磁桥的形状和大小不仅对空载漏磁系数有影响，而且还影响到转子机械强度、加工工艺等其他性能。从减少漏磁通的角度考虑，希望其宽度越小越好，但应满足机械强度要求和工艺尺寸要求，因而在设计过程中，应严格控制隔磁磁桥的尺寸。

钕铁硼永磁材料具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积的优异磁性能，受到人们的广泛关注。但钕铁硼永磁材料在使用过程中存在一个较大的缺陷，其表面容易氧化腐蚀，即使在常温大气条件下，该材料的表面也易氧化，温度稍高时，氧化更严重，使钕铁硼永磁材料的整体磁性能下降，限制了钕铁硼永磁体的进一步推广应用。抗腐蚀性已经成为评价钕铁硼永磁体应用性能的关键指标之一。为了提高永磁体的抗腐蚀特性，对永磁体表面采用表面防护技术进行处理，利用了不同防腐涂层的抗腐蚀特性，目前磁体生家厂家常用的方法可以保护永磁体恶劣环境条件下的使用要求，防止永磁体的生锈以及机械强度减弱，取得了一些效果，但是在一些特定磁体安装工艺下仍存在腐蚀性差的问题。

随着永磁电机的单机容量越来越大，功率密度的提高，永磁电机单位体积的损耗也随之增大，电机工作时各部件的工作温度较高。一台电磁特性良好的永磁电机，不仅要求各项电磁参数符合设计要求、结构设计合理，而且应具有良好的通风冷却系统。从整体结构而言，电机运行过程中所产生的铁耗、铜耗和附加损耗是电机发热的根本原因。在永磁电机运行过程中，永磁体在谐波磁场的作用下会产生表面涡流损耗，其不是主要的发热部件，但是其本身的磁特性对工作温度特别敏感。过高的工作温度有可能会导致永磁体磁性能的降低，甚至在恶劣的工作状况下可能会产生不可逆失磁，因而在永磁电机设计过程中，必须采用合理的通风冷却系统，保障永磁电机长期运行的稳定性和可靠性。

目前，常用的电机冷却方法包括空冷、氢内冷和直接液冷等。其中，空冷采用空气作为冷却介质，其优点是结构简单、成本低以及维护比较方便；而氢气是比空气更为良好的冷却介质，但是由于与适量的空气混合后，氢气与其中的氧气存在引起爆炸的危险，所以氢冷电机在防爆结构、密封、安全等方面都有特殊的要求，因而复杂程度高；此外，尽管液体比气体比热、导热系数大，液体冷却的散热能力比气体有很大提高，但是液体冷却在北方严寒地区的运用存在一定的局限性，而且液体冷却对电机可靠性的要求也很高。

发明内容

本实用新型提供了一种永磁同步电机，包括机座、定子、转子、转轴、转子支架和永磁体。

本实用新型是通过以下技术方案实现的，机座顶部两侧开有进风孔，中部开有出风孔；定、转子铁心上开有径向通风道，并在机座顶部固定有空空冷却器。空空冷却器内有许多散热性能良好、耐腐蚀的铜管或铝管在空间排列组成，其底部开有与机座顶部的进、出风孔位置对应的风孔。电机运转时，两侧的风扇向冷却器内吹风，冷却空气由空空冷却器两侧经机座上的进风孔进入电机内部，冷却定子绕组端部的同时，轴向进入电机转子，大大低于永磁体发生不可逆退磁的典型温度(约150℃)，这样永磁体可以得到充分冷却而不会因为温度过高而引起退磁。采用空空冷却结构，使整个电机的结构紧凑、永磁体布局合理，既有利于永磁体的装配和防护，又显著提高了永磁材料利用率。

永磁体呈径向分布，嵌入转子铁心的永磁体槽中，其外有极靴保护，相邻永磁体槽之间有隔磁磁桥。电机在旋转运行时，永磁体位于转子铁心的永磁体槽中，与面贴式转子结构相比，永磁体在极靴的保护下，其电枢反应磁场对永磁磁场的去磁电枢反应较小。同时为了提高永磁体的利用率，减少漏磁，对隔磁磁桥的尺寸进行了优化，永磁体的漏磁系数主要由隔磁磁桥高度h和肋的宽度w决定，而h对漏磁的影响尤为明显。一般来说，h和w的取值与电机的尺寸相关，尤其与转子外径的大小密切相关，h取值保持在1mm～5mm之间，对于百瓦级的小功率电机(转子外径较小)，取下限，对于MW级的大功率电机(转子外径较大)，则取较大数值。肋宽w不仅影响漏磁系数，而且影响电机的凸极比和磁体抗电枢反应去磁的能力，一般在2mm～8mm之间，同样对于小功率电机取下限，而大功率电机取较大数值。此种隔磁磁桥的结构与一般的隔磁磁桥结构相比所产生的局部应力分散，转子机械强度大大提高，并且使电机漏磁系数限于合理的范围内，从而更好地达到提高电机性能和充分利用永磁材料性能的目的。