[发明专利]一种外转子永磁发电机磁极结构及装配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁发电机及装配方法，特别是涉及外转子永磁发电机的磁极结构及其装配方法。

背景技术

直驱式风力发电机组不使用增速箱，而是采用直驱风机与低速多极永磁风力发电机直接耦合，可以避免增速箱带来的诸多不利。直驱式风力发电机组具备低噪声、机组寿命高、体积小、运行维护成本低、低风速时高效率等诸多优点。

现有的永磁风力发电机转子磁钢主要有两种结构形式，即表贴式和嵌入式。表贴式主要由磁钢直接粘接于永磁发电机轮毂的内腔表面上，再涂封固定。由于永磁磁极较大，每个磁极均由几十块小磁钢组成，因此一方面粘接工作量较大，另一方面磁钢粘接固定的可靠性也差，同时磁钢粘接时磁钢表面不能很好地与轮毂的内腔弧形表面贴合。嵌入式一般将磁钢封装于磁极盒内，每个磁极盒装有多块磁钢，多个磁极盒沿轮毂轴向固定在轮毂支架上；由于磁极盒一般经冲压、铆接和焊接而成，再经楔块固定在轮毂支架上，这样一方面导致模具工艺复杂，另一方面造成装配费时费力，如再通过转子磁极斜槽来降低空载电压和启动力矩，制造难度和成本更大。

在先美国专利US 7987579 B2 ，名称为《Method for mounting permanent magnet that form magnet poles on the rotor of an electric machine》公开了一种外转子永磁发电机磁极磁钢的安装方法，该方案采用将充完磁的磁钢通过安装固定工装，克服磁钢和转子间的吸力，磁钢和磁钢间的排斥力，准确地将每块磁钢安装定位。但该方案安装效率较低，耗时长，也易发生磁钢破损，同时由于安装过程中同极性的磁钢相斥，磁钢易飞出伤人，同时无法保证气隙的均匀性，易造成空载电压的波动。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种不仅转矩脉动低、空载电压波动小、振动噪音低和气隙均匀一致，而且结构简单紧凑、加工方便、安装可靠的外转子永磁发电机磁极结构。本发明另一个要解决的技术问题是提供一种外转子永磁发电机磁极的装配方法。

为解决上述技术问题，本发明采用这样一种外转子永磁发电机磁极结构，包括若干块磁钢，所述磁钢固定安装在永磁发电机轮毂的内腔内，每块磁钢均呈具有内、外弧形面的瓦片形，所述磁钢的内、外弧形面加工成与轮毂内腔表面相应的弧形面，所述磁钢的两侧加工成V形斜切面，磁钢的纵向截面呈平行四边形，所述轮毂由前、后两半轮毂组装而成，该磁极结构还包括若干个长条形绝缘挡条，每个绝缘挡条的两侧加工成与所述磁钢斜切面相吻合的V形斜面，所述绝缘挡条沿轮毂圆周方向相互间隔一定距离固定安装在前、后两半轮毂的内腔表面上，所述磁钢嵌装固定在相邻两个绝缘挡条与轮毂内腔表面围成的凹槽内，嵌装固定在前半轮毂内腔表面上的磁钢与嵌装固定在后半轮毂内腔表面上的磁钢呈人字形对称设置。

所述轮毂由前、后两半轮毂通过螺栓连接组装成为一个整体，所述绝缘挡条通过螺钉固定安装在前、后两半轮毂的内腔表面上，所述磁钢嵌装并经粘接剂固定在相邻两个绝缘挡条与轮毂内腔表面围成的凹槽内，在位于所述凹槽外的磁钢表面上设有由环氧树脂及固化剂涂封的玻璃丝布层。

在前、后两半轮毂内腔表面上相邻两个绝缘挡条之间的磁钢的磁极极性相同; 在前半轮毂内腔表面上由绝缘挡条隔开的相邻两块磁钢之间的磁极极性相反，在后半轮毂内腔表面上由绝缘挡条隔开的相邻两块磁钢之间的磁极极性相反，所述前半轮毂上磁钢的磁极极性与其人字形对称设置的后半轮毂上磁钢的磁极极性相同。

本发明提供了一种用于装配所述外转子永磁发电机磁极的方法，包括以下步骤：

a、将未充磁的磁钢按人字形对称排列在前、后两半轮毂的内腔表面上，并采用绝缘挡条将所述未充磁的磁钢嵌装固定在前、后两半轮毂的内腔表面上；

b、将所述未充磁的磁钢固定完成后，采用充磁机对所述未充磁的磁钢进行充磁处理。

本发明在b步骤后还包括以下步骤：

c、在位于相邻两个绝缘挡条与轮毂内腔表面围成的凹槽外的磁钢表面上铺设玻璃丝布层，采用真空灌注工艺并通过环氧树脂及固化剂对充磁的磁钢进行粘结和密封处理。

本发明在进行b步骤的充磁处理时，将前、后两半轮毂内腔表面上相邻两个绝缘挡条之间的磁钢的磁极极性相同，将在前半轮毂内腔表面上由绝缘挡条隔开的相邻两块磁钢之间的磁极极性相反，将在后半轮毂内腔表面上由绝缘挡条隔开的相邻两块磁钢之间的磁极极性相反，将所述前半轮毂上磁钢的磁极极性与其人字形对称设置的后半轮毂上磁钢的磁极极性相同。

采用上述磁极结构和装配方法后，本发明具有以下有益效果：