[发明专利]具有永磁体的轴流式电力机械

说明书

技术领域

本发明涉及保证将机械型能转换为电型能的具有永磁体的轴流式电力机械。

背景技术

轴流式电力机械可以在许多领域中用于能量转换，如与蒸汽涡轮或燃气涡轮组合的作为交流发电机或涡轮交流发电机的发电站领域，或水力发电站领域，在船载系统中，又或在船舶推进和其它大功率动力装置的应用领域中。

但是，电力机械在它的主要应用中将构成风轮机的交流发电机，特别是具有永磁体的轴流式交流发电机。

尽管不局限于该应用，但是在本申请的其余部分中，将详细描述实现成包含在风轮机中的呈具有永磁体的轴流式交流发电机的形式的电力机械的优点。

本领域技术人员可以很容易地从该例子出发得出需要的调适，以形成在上述其它应用中的电力机械。

近年来的趋势是实施直径非常大的风轮机，以便获得非常大的电功率，而无需增加风轮机的数量。

风轮机的整个结构跟随这一趋势，特别是这些风轮机的电力机械或交流发电机越来越体积庞大。

交流发电机的尺寸、特别是交流发电机转子的尺寸的这种变化对制造者造成很大限制，制造者们必须使他们的生产工具适应于这些尺寸改变。

另外，小尺寸的风轮机仍继续在市场销售，制造者必须保留他们所有的生产工具，以便能够制造实施不同尺寸的电力机械所需要的全套零件。

目前，某些电力机械制造者将转子和定子制造为单体件，这不仅在将电力机械移动到它的使用地点时的后勤保障方面、而且在安装限制方面都产生很大的约束。

另外看来：用于制造转子、并且特别是定子的技术遭遇到尺寸大小的限制，特别是涉及到定子处的磁路二次(感应induite)部分。

已经知道涉及轴流式电力机械的文献US-2007/001540和US-2007/262674。根据这些文献，电力机械包括由两个盘构成的一转子，这两个盘与一转轴连在一起，并且每个盘包括构成所述电力机械的一次(施感inductive)部分的一磁化区。这两个盘带有气隙地位于定子的各侧。另外，定子包括相对支撑转子盘的转轴枢转安装的支撑体，该支撑体固定在多个构成电力机械一次部分的工作模块上。通过将工作模块嵌埋在模制得到的所述支撑体的材料中，来实现这种固定。根据文献US-2007/001540，电力机械的这些特征可以减少组装定子的构成零件的时间。根据文献US-2007/262674，电力机械的这些特征的目的尤其是防止由于太强的磁场而造成的机械效率的下降。机械的这种设计的缺点是必须直接在工厂车间组装这些构成零件，这就意味着要将机械以单一整体件形式运送往现场，因此这对于大尺寸机械可能是很大的缺陷。另外，定子发生运行故障则需要完全拆卸机械，以便进行定子的整体更换。

发明内容

本发明的目的是提出一种带有转子和定子的新式设计的电力机械，其允许通过使用单一生产工具来制造具有各种不同尺寸大小的、特别是非常大型的电力机械。

本发明的另一目标是实施一种电力机械，在该电力机械中，磁路的一部分可以很容易改变而不需要更换整个磁路。

本发明的另一目标是提出一种电力机械，在该电力机械中，转子和定子可以按扇形部分成对配合，从而方便所述电力机械的移送和安装。

本发明的另一目标是提出制造和维修费用相对直到目前使用的技术有限的一种电力机械。

为此，符合本发明的带有永磁体的轴流式电力机械包括围绕定子的转子，所述定子包括第一支撑部分和一组构成磁路二次部分的工作模块(module actif)。根据本发明，支撑部分包括一轮缘，工作模块以可拆卸的方式径向地固定在该轮缘的周边，固定部件则允许进行以可拆卸的方式的所述固定。

因此，该特征至少允许使用尺寸和几何形状根据支撑部分尺寸而变化很小的工作模块，支撑部分的直径与机械的尺寸相适应，并因此允许利用共同的生产工具来实施适配相当多种多样的定子尺寸的工作模块。

另外，使用允许使工作模块可拆卸地固定在支撑部分上的固定部件的目的是：方便把电力机直接安装在电力机械应通过安装就位而投入使用的现场。另外，每个工作模块的可拆卸性特征的优点是：能够在其中一个模块有缺陷的情况下只取出这些工作模块中的单个，这样就避免了在定子运行失效的情况下完全更换机械定子。

根据本发明的另一有利特征，构成定子二次部分的工作模块包括：

-径向布置的层的叠置体构成的块体；

-一上一下两个垫块；和

-两个围绕上和下垫块的绕组。

该特征特别有意义，因为它允许采用标准切割部件制造工作模块的块体。另外，这样可以很容易地根据要设计的机械的大小调适工作模块。