[实用新型]一种大功率永磁同步电机的模块式磁极转子结构

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的模块式磁极转子结构，尤其涉及一种具有轴向通风道的内置式永磁转子结构。

技术背景

永磁电机具有高效和高功率因数的特点，对于永磁风力发电机而言，为了降低风力发电的度电成本，风电市场加大了对于大功率等级永磁风力发电机的需求。虽然永磁电机具有较高的效率，但随着永磁发电机的单机容量变得越来越大，气隙切向力密度的提高，单位体积的损耗也随之增大，这将会导致电机各部件的工作温度相对较高。对于大功率永磁电机的设计，不仅要求电磁设计参数符合设计要求、结构设计合理，而且还要具有良好的通风冷却系统。由于永磁电机的永磁体对其应用场合的相应工作温度特别敏感，较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等状况，因而在永磁电机的设计过程中，需要选用合理的通风冷却系统和可行的工艺生产技术方案，保障永磁电机的长期稳定和安全可靠运行。

随着永磁电机功率的增大，单个磁体的体积也随之增大。特别是大功率永磁电机在风力发电的应用场合，现场使用环境相对恶劣，温升高，发热量大，特别是对永磁材料的耐腐蚀、抗热失磁等要求尤为重要。由于单个磁体体积较大，磁吸力较强，造成磁极装配困难。硅钢片在叠压时存在着不齐度问题，当磁体与硅钢片间有摩擦时，表面防腐处理的镀层划碰几率增加，一旦表层破坏，将直接影响磁体的性能和电机的使用寿命。

一般来说，大功率永磁电机的转子结构是由磁体、转子整圆冲片和转子支架等构成。目前，对于大功率永磁电机的设计，基于对永磁体的保护和电枢反应对永磁体性能等影响的考虑，多采用径向通风道、永磁体为内置式放置、多段式转子磁体结构。采用整圆冲片作为转子磁极冲片，充磁设备很难在大的磁极冲片上对所有磁体完成一次性整体充磁。因此，常用磁体的安装方法为：在磁体安装前，先对磁体进行充磁，然后再装入转子冲片的磁体槽中，这种带磁性的磁体安装过程复杂，且必须使用可靠和合理的工装才有可能保证顺利完成磁体的安装。另外，磁体在推入过程中，有可能产生被撞碎或在通风道处卡住磁体等问题。因而，此种转子结构具有安装工艺的复杂性和不可逆性，并在电机运行过程中，如果一个磁极出现故障，就要对整个转子磁极进行拆卸和更换，给后续维修工作带来诸多不便。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是针对大功率永磁同步电机存在的转子通风冷却问题、磁体防腐以及磁体安装工艺复杂、不便于维修和拆卸等问题，提出了一种大功率永磁同步电机的模块式磁极转子结构及安装方法。

本实用新型提出的技术方案是：一种大功率永磁同步电机的模块式磁极转子结构，包括模块式磁极、转子支架和转轴，其中模块式磁极包括磁极铁心、永磁体、永磁体槽和极靴。磁极铁心由凸形磁极冲片叠压而成，永磁体位于永磁体槽内，永磁体外有极靴保护。转子支架的外圆有固定槽，固定槽呈纵向并沿圆周均匀分布排列在转子支架上。转子的每个模块式磁极为一个单独整体，安装于转子支架的固定槽内，磁极之间的间隙为轴向通风道，斜楔位于磁极冲片与转子支架固定槽内，极靴面向气隙的结构是优化的弧形结构。模块式磁极与转子支架之间的连接使用的固定槽可为鸽尾槽或T型槽。

安装时：首先，将凸形磁极冲片叠压成磁极铁心，再沿纵向将(永)磁体装入(永)磁体槽中，通过真空浸漆或注胶的方法对(永)磁体的安装间隙进行填充，从而将永磁体锁定到相应位置；然后，对整个模块式磁极进行充磁；之后，采用导入及压装工装将模块式磁极导入转子支架的固定槽内，并在相邻两磁极间的间隙打入斜楔，从而把转子支架和模块式磁极固定成一个统一的整体。

本实用新型的有益效果在于：

第一，利用了凸极同步发电机转子磁极的结构特点，使得每两磁极之间的间隙形成轴向通风道。轴向通风道在阻止漏磁通作用的同时，并起到通风冷却的效果从而取代了常规大功率永磁电机的径向通风道和多段式转子结构，简化了电机的磁极结构。

第二，模块式磁极的极靴面向气隙的结构为弧形，优化的极靴结构使气隙磁密波形尽可能成正弦形分布，有利于减小电机的转矩脉动和谐波。

第三，采用此种模块式磁极结构可以实现先对无磁性磁体进行安装，然后对整个模块式磁极进行充磁。由于磁极铁心硅钢片存在毛刺和叠压时的冲片不齐度，采用这种安装方法可以尽可能地缩短永磁体在磁体槽内与硅钢片之间的摩擦，减小对磁体镀层的破坏，从而增加永磁体的抗腐蚀性能。

第四，加工制造工艺可以实现简单方便组装，宜于大批量生产，特别适用于大功率永磁同步电机的制造。

下面结合附图对最佳实施例进行详细说明。

附图说明