[发明专利]永磁直驱发电机的定子及磁极组合结构用于充磁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机结构，特别涉及一种永磁直驱发电机的定子及磁极组合结构用于充磁的方法。

背景技术

在永磁同步电机中，要用到诸如钕铁硼这样的永磁铁，他们被设计成即使在短路这样的状况下也不能发生失磁。另因为温升和短路导致的退磁现象虽然少见但存在，但是其结果却能带来发电机性能降低。为了应对这种影响，磁铁被设计为具有很高的矫顽力，为了使磁铁能够强大到足以抵抗这种失磁，通常需要使用矫顽力Hcj比较高的磁铁，比如室温时Hcj>1350kA/m，以保证在整个发电机生命周期内，发电机的性能保持在可接受范围内，这直接导致了所使用的磁铁的成本偏高。

发明内容

本发明是针对永磁电机中为保证所选用永磁铁成本高的问题，提出了一种永磁直驱发电机的定子及磁极组合结构用于充磁的方法，采用一种室温时低至900-1300kA/m的低矫顽力Hcj磁铁，允许在短路时失磁，利用现有的定子结构，能够对在短路等偶发事故中部分退磁的磁铁进行重新充磁，再充磁过程由发电机的定子绕组和变流器完成。

本发明的技术方案为：一种永磁直驱发电机的定子及磁极组合结构用于充磁的方法，永磁直驱发电机至少包括一个磁极和一个正对磁极并覆盖磁极的线圈绕组，磁极和线圈绕组之间有均匀的气隙，正常工作状态时，线圈绕组通过相对运动切割磁力线产生感应电流，磁极提供工作时的工作磁场，磁铁退磁不能正常工作时，具体充磁步骤如下：

1）调整线圈绕组和磁极位置，使其精确对位；

2）停止气隙冷却通风；

3）确定充磁磁铁所需设定温度；

4）计算所需加热电流值；

5）设定加热电流值，开始加热升温；

6）测量磁铁内部温度，达到设定温度后，停止加热；

7）给定设定温度下磁铁矫顽力1.5倍磁场给磁铁充磁，计算对应充磁磁场所需要的线圈绕组电流值，设定电流值后给线圈绕组通电，开始充磁；

8）充磁后，断电检测磁极磁场；

9）磁场达到要求后，恢复发电机工作；

10）若未达到磁场要求，从第3）步开始循环，直至达到要求。

所述步骤4）和5）加热方式为定子电流的正常热损加热定子，从而带动转子和磁铁升温，热量经由气隙由传导和对流传递给磁铁。

所述步骤4）和5）加热方式为给定子电流加一交流场，这个交流场直接在磁铁内部产生热损以加热磁铁。

所述步骤4）和5）加热方式为通过转子外部的外加热源予以加热。

所述磁极为在室温时矫顽力为900kA/m到1300kA/m的低矫顽力磁铁。

本发明的有益效果在于：本发明永磁直驱发电机的定子及磁极组合结构用于充磁的方法，不用担心磁铁退磁现象，不用为了抵抗偶发的意外状况，比如短路退磁，而提高磁铁冗余，不得不采用矫顽力很高的抗退磁能力强的磁铁，因为这种磁铁成本高，相应的导致发电机整机成本居高不下。使用本发明所述方法，就可以采用更低成本的磁铁，这种磁铁矫顽力较低，正常工作状态下不会发生退磁现象，当遇到偶发的退磁状况，比如短路时，磁铁退磁，则可以启动本方法进行重新充磁，使磁铁回复正常工作状态。

附图说明

图1为永磁直驱发电机的定子及磁极组合结构示意图；

图2为通用充退磁曲线图；

图3为本发明20℃ 时的充退磁曲线图；

图4为本发明100℃ 时的充退磁曲线图；

图5为本发明140℃ 时的充退磁曲线图。

具体实施方式

如图1所示永磁直驱发电机的定子及磁极组合结构，它是发电机的一部分，一个磁极2和一个正对磁极2并覆盖磁极2的绕组，绕组通常是线圈4。在整个定子叠片3内外圈分别有线圈支架5和磁极支架1，磁极通过螺栓固定在磁极支架1上；线圈4嵌在定子叠片3里面，定子叠片3通过燕尾槽及螺栓等固定在线圈支架5上。磁极2和线圈4之间有均匀的气隙，所以磁极和线圈可以发生相对运动。磁极由永磁铁材料制成，线圈由铜铝等金属导体材料制成。