[发明专利]一种永磁发电机转子

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电机转子，特别涉及永磁发电机转子。

背景技术

永磁发电机转子由于其不需要励磁电源，省略了碳刷和导流环，既节省了励磁的能耗，也减少了维修次数，又延长了寿命。因此，在高性能磁体钕铁硼发明后，永磁转子发电机获得越来越多的应用，尤其在对于输出波形要求不高的场合，例如风力发电机，侧更被普遍采用。

从上世纪90年代至今，已有二十几种永磁发电机转子申请了中国专利。由于以前钕铁硼的机械强度差，打孔费时，成品率低，因此这些专利(例如，中国专利公开号CN2586284，公开日2003.11.12，发明名称为“笼式永磁发电机转子；公开号CN201146415，公开日2008.11.05，发明名称为”插片式稀土永磁发电机转子，等等)，多数采用嵌入法或插入法将磁体安装到磁轭中，但这使很大一部分磁力线被磁轭短路，明显降低了永磁体的有效磁通(主磁通)。另外，由于磁体和定子矽钢片之间隔着永磁体的保护层，尤其是保护层为非导磁材料时，使转子和定子之间的有效气隙增加，增加了磁阻，降低了气隙中的磁通密度，从而降低了发电机的输出。对大型风力发电机而言，其每台发电机的磁体用量以吨计。因此，提高磁体利用率，从而减少永磁体的用量，有其重要的经济和结构意义。

随着钕铁硼机械性能的提高和加工工艺的成熟，在钕铁硼上打孔已是容易、廉价和成品率很高的事了。事实上打孔引起的磁通量只损失约百分之一左右，打孔引起的磁通畸变也不大，而且在某些场合，例如风力发电机，对输出波形要 求很低，故永磁体上打安装孔不会影响发电机的性能，这些进步为本发明提供了技术支持。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺点，提供一种永磁体利用率(永磁体的磁动势利用率)高和安装方便的永磁转子结构。

本发明的技术方案概述如下；由高导磁率的筒状磁轭1、瓦状的高导磁率的磁轭台2、瓦状永磁体3、转轴4和轮辐5组成，其特征在于：瓦状磁轭台2沿圆周等距离排布于筒状磁轭的圆柱表面，相邻磁轭台之间留有空隙6；磁体3安装在磁轭台2上，并且磁体3的底面与磁轭台2的外表面重合；磁体内的磁力线方向为径向，相邻磁体的极性相反。

理论和实验都证明，当气隙中磁通密度变化时，磁轭中的磁通密度也变化，从而在磁轭中产生涡流，引起能量损耗。为了减少该损耗，本发明中的筒状磁轭1、瓦状磁轭台2和齿状磁轭7，都由矽钢片叠合而成。

为便于安装，本发明中的瓦状磁体上钻有沉头孔或阶梯孔9。磁轭台上钻有通孔8，磁轭上也钻有安装孔，无磁不锈钢螺栓16先后穿过瓦状永磁体，磁轭台和磁轭，将永磁体和磁轭台紧固在磁轭上。

为了结构简单起见，本发明中也采用将磁轭台和筒状磁轭做成一体的方案，成为齿状磁轭7(见图5)。

当在叠合的矽钢片上沿矽钢片平面方向钻孔有难度时。在筒状磁轭1和磁轭台2分开的方案中，在矽钢片13中夹3-15毫米厚的环状铁板10，铁板的位置是使瓦状永磁体和磁轭台的安装孔8、9正好和铁板上的安装孔15重合。

在筒状磁轭和磁轭台做成一体的方案中，也可在矽钢片中夹3-15毫米厚的齿状铁板，并使瓦状永磁体的安装孔和齿状铁板上的安装孔重合。

在要求不高的场合，筒状磁轭1和磁轭台2可以用整块低碳钢或软铁做成。

本发明与现有技术相比有如下有益效果：

(1)本发明中的磁路较合理。磁力线的回路是(见图1)：从第一块瓦状磁体的N极出发-气隙-定子-气隙-相邻(第二块)磁体的S极-第二块磁体下的磁轭台-筒状磁轭-第一块磁体下的磁轭台，回到第一块磁体。由于磁体不是埋在磁轭中，尤其是磁轭台的存在，减少了漏磁，使尽可能多的磁力线进入定子，提高了磁体的利用率，减少了磁体用量，减轻了发电机转子的重量和转动惯量，降低了造价。

(2)磁路中除环状安装铁板和齿状安装铁板(也可不用铁板)外，都用矽钢片，这使涡流热损耗减少，转子温升减小，从而永磁体的温升减小。这使永磁体不易退磁或可以采用矫顽力较低的永磁铁。

(3)本发明用无磁不锈钢螺栓安装，磁体及磁轭台安装和拆卸都方便。

附图说明

图1是本发明转子的横截面图。

图2为瓦状永磁体。

图3为瓦状磁轭台。

图4是由矽钢片叠合而成的筒状磁轭的轴剖面图。两侧为夹板14。

图5为齿状磁轭7的横截面图。图中1为筒状磁轭和磁轭台未合一时磁轭的位置，图中2为未合一时磁轭台的位置。

图6为叠合矽钢片夹带有铁板的磁轭(安装孔15未全画)。图6(a)为正视图，(b)为左视图。