[发明专利]监控永磁风力发电机的磁极温度的试验系统

说明书

本发明公开了监控永磁风力发电机的磁极温度的试验系统，包括：真实转子，模拟定子，为弧形的红外线热源，从内到外包括电枢绕组等同导线、电枢绕组绝缘层、槽楔、铁心槽楔径向防护绝缘漆、铁心槽楔绝缘防护层，模拟定子与真实转子之间设有模拟气隙；检测装置，实时检测红外线热源的加热温度，以及磁极的温度、第一粘接剂的温度二者中的至少一者；获取装置，获取红外线热源稳态下的加热温度与磁极稳态下的温度的第一对应关系，和/或红外线热源稳态下的加热温度与第一粘接剂稳态下的温度的第二对应关系。用较小的成本搭建与原型机的产热效果一致的地面试验系统，构建一维径向热传递路径，获取各部件与红外线热源的温度值的对应关系。

技术领域

本发明涉及风力发电机技术领域，尤其涉及一种监控永磁风力发电机的磁极温度的试验系统。

背景技术

永磁同步发电机是一种结构特殊的同步发电机，它与普通同步发电机的主要不同之处在于：其主磁场由永磁体(磁极)产生，而不是由励磁绕组通电产生。

永磁同步风力发电机的设计采用高性能永磁材料，理由如下：

在设计永磁同步风力发电机的过程中，要保证电机体积不能太大、能获得高功率密度，必须有足够高的气隙磁密，因而所采用的永磁材料应具有足够的剩磁密度和矫顽力的高性能永磁材料，例如钕铁硼或铁氧体永磁材料。

然而，永磁同步风力发电机在野外或海上环境使用，自然环境条件恶劣，但永磁铁的耐温性能不高。因此，如何进行电机冷却，以确保永磁铁不会发生不可逆去磁、退磁问题，是本领域技术人员面临的尤为突出的问题。

影响永磁材料磁性能稳定性的因素主要有：内部结构变化、化学因素、温度、外磁场、机械作用、与强磁性材料接触等。如钕铁硼中的铁和钕比较容易氧化，引起磁性能的变化；在永磁体使用过程中，外部自然环境环境空气温度处于变化中(-40～+50℃)，其磁性能将随着温度的变化而变化。

经研究表明，暖湿环境对永磁材料磁体的破坏作用极大。在暖湿环境条件下，N_dF_eB磁体表层的富钕晶界相首先与环境中的水蒸汽按下式发生腐蚀反应：3H₂0+N_d＝N_d(OH)₂+4H。反应生成的H渗入晶界中，与富N_d相发生进一步的反应：N_d+3H＝N_dH₃，造成晶界腐蚀。N_dH₃的生成将会使晶界体积增大，造成晶界应力，导致晶界破坏，严重时会使晶界断裂造成晶界应力，导致晶界破坏。严重时会使晶界断裂造成磁体粉化。

其中，环境湿度对磁体耐蚀性的影响要远比温度的影响大的多，这是因为磁体在干燥的氧化环境下，形成的腐蚀产物薄膜较致密，在一定程度上将磁体与环境分隔开，阻止了磁体的进一步氧化。而在潮湿的环境下生成的氢氧化物和含氢化合物不致密，不能阻止H₂0对其的进一步的作用。特别是当环境湿度过大时，如果磁体表面有液态的水存在时，将会发生电化学腐蚀。

湿热膨胀对磁极防护覆层(玻璃纤维增强的树脂基复合材料)的破坏作用极大。材料在使用过程中，不可避免地碰到潮湿的环境。树脂基复合材料特别是玻璃纤维增强的树脂基复合材料对湿热的环境比较敏感，周围环境的水分能够导致玻璃纤维及树脂基体发生化学变化，引起纤维及基体的性能下降，水分通过扩散可进入复合体系的界面，引起界面脱粘，导致材料力学性能的下降。纤维增强树脂基复合材料在温度和湿度改变的环境下会因胀缩而产生失配变形和失配应力，影响结构的变形和材料的损伤。

由此可见，对于永磁磁极及其防护层实施干燥非常重要。