專利名稱：大功率永磁同步發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永磁同步發(fā)電機技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種轉(zhuǎn)子采用表貼式永磁體結(jié)構(gòu)的大功率永磁同步發(fā)電機。
背景技術(shù)：
永磁電機具有損耗低，效率高等優(yōu)點，在節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)日益受到重視的今天，應(yīng)用越來越廣泛。如風(fēng)機，水泵，壓縮機等以連續(xù)的，恒定速度和單方向運行的應(yīng)用場合，普通異步電機由于效率，功率因數(shù)等原因造成電能的浪費，正逐漸被永磁電機取代。同時，很多工業(yè)機械，其運行速度需要任意設(shè)定和調(diào)節(jié)，但速度控制精度要求不高，永磁同步電機由于體積小，高效節(jié)能等優(yōu)點，正逐漸成為該場合的主要產(chǎn)品。目前，大功率永磁同步發(fā)電機正成為風(fēng)力發(fā)電機的主流發(fā)展方向，與電勵磁同步發(fā)電機相比，永磁同步發(fā)電機不需要勵磁繞組和直流勵磁電源，取消了容易出故障的轉(zhuǎn)子上的集電環(huán)和電刷裝置，成為無刷電機，不存在勵磁繞組的銅損耗，比同容量的電勵磁式的發(fā)電機效率高，結(jié)構(gòu)更簡單，運行更可靠。大功率永磁同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子的永磁體分為表貼式結(jié)構(gòu)和內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)，在永磁體用量相同的情況下，表貼式永磁體結(jié)構(gòu)相比內(nèi)嵌式永磁體結(jié)構(gòu)可提供的磁通量更大，并且漏磁更少。但由于永磁材料(例如燒結(jié)NdFeB材料)較高的溫度系數(shù)有可能在發(fā)電機運行時造成永磁體產(chǎn)生不可逆退磁(又稱失磁)，而表貼式永磁體結(jié)構(gòu)相比內(nèi)嵌式永磁體結(jié)構(gòu)更容易產(chǎn)生失磁現(xiàn)象。比如，永磁發(fā)電機運行時產(chǎn)生損耗發(fā)熱，使發(fā)電機的溫度升高，造成永磁體工作點急劇下降，而當(dāng)發(fā)電機在過載運行、突然短路等情況下，會有6 12倍額定值的電流，在發(fā)電機內(nèi)產(chǎn)生退磁磁場，當(dāng)退磁磁場強度超過一定值，永磁體局部工作點低于退磁曲線的拐點時，永磁體局部將產(chǎn)生不可逆退磁。對于表貼式永磁體結(jié)構(gòu)的大功率永磁同步發(fā)電機由于每極永磁塊體積較大，不易充磁和加工，所以通常是把每極永磁體切割為相等的多塊，并且所有永磁塊均勻的分在轉(zhuǎn)子表面，每塊永磁體之間設(shè)有一定的間距。發(fā)電機過載運行、突然短路等情況下產(chǎn)生的退磁磁場是非均勻的，在永磁體每極的局部區(qū)域強度較大，具體位置受磁阻大小和退磁磁場強度和本身磁場磁通工作點影響， 位于或者最臨近退磁磁場強度較大區(qū)域的相鄰兩塊永磁體間隙處由于磁阻較大，會使得該間隙兩側(cè)兩塊永磁體相對側(cè)面的退磁磁場強度較大，這樣，該間隙處兩塊永磁體相對的4 條棱處的局部工作點會容易低于退磁曲線的拐點。對于上述相鄰兩塊永磁體遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸心的兩條棱處，如果退磁磁場會使得棱處的工作點低于退磁曲線拐點，采用削棱的方式進(jìn)行處理，一般即可達(dá)到避免永磁體局部永久退磁的目的。而對于上述相鄰兩塊永磁體靠近轉(zhuǎn)子軸心的兩條棱處，如果退磁磁場會使得棱處的工作點低于退磁曲線拐點，進(jìn)行削棱處理不但不能達(dá)到避免永磁體局部永久退磁的目的，有時甚至?xí)觿∩鲜鰞蓧K永磁體的局部退磁。
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針對上述問題，常用的解決方式是增加發(fā)電機的氣隙長度或者增加永磁體的厚度。增加氣隙長度是為了減弱發(fā)電機過載運行、突然短路等情況下產(chǎn)生的退磁磁通，但勢必會對反電勢，輸出功率等發(fā)電機其他性能造成減弱；增加永磁體厚度是為了提高永磁體的工作點，以便提高永磁體的抗退磁能力，但勢必會增加永磁體的用量，使得發(fā)電機成本增加，同時也增大了發(fā)電機的體積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中，表貼式永磁體結(jié)構(gòu)的大功率永磁同步發(fā)電機， 由于發(fā)電機過載運行、突然短路等情況下產(chǎn)生的退磁磁場容易使轉(zhuǎn)子永磁體，尤其是相鄰的某兩塊永磁體間隙位置，沿著發(fā)電機軸向緊貼轉(zhuǎn)子鐵心的兩條棱處產(chǎn)生局部永久性退磁的問題，提供一種大功率的永磁同步發(fā)電機。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)
一種大功率永磁同步發(fā)電機，轉(zhuǎn)子采用表貼式永磁體結(jié)構(gòu)，每極永磁體分割為相等的多塊，其特征在于在轉(zhuǎn)子上至少設(shè)置使得，發(fā)電機非正常運行狀態(tài)下，每極產(chǎn)生的退磁磁場強度最大處所經(jīng)過或最臨近的相鄰兩塊永磁體間隙位置，相鄰兩塊永磁體沿著發(fā)電機軸向緊貼轉(zhuǎn)子鐵心的兩條棱處退磁場強減弱的輔助機構(gòu)。本發(fā)明中，所述輔助機構(gòu)為開設(shè)在轉(zhuǎn)子每極退磁磁場強度最大處所經(jīng)過或最臨近的相鄰兩塊永磁體間隙位置的轉(zhuǎn)子鐵心邊緣，沿轉(zhuǎn)子軸向的第一凹槽。為了保證磁路的對稱性和交直軸電抗的相等，相鄰兩第一凹槽之間中心位置的相鄰兩塊永磁體間隙位置的轉(zhuǎn)子鐵心邊緣，開設(shè)有沿轉(zhuǎn)子軸向的第二凹槽。所述第一凹槽和第二凹槽兩側(cè)邊緣與永磁體接觸位置采用圓弧過渡。為了防止永磁體在長時間運行后松動，所述第一凹槽和第二凹槽中設(shè)有支撐永磁體的托架，所述托架由不導(dǎo)磁且不導(dǎo)電的材料制成。為了改善了氣隙磁場的波形，減小了諧波，從而進(jìn)一步減弱退磁磁場對永磁體的影響，發(fā)電機的定子槽采用半閉口槽，或者在定子槽內(nèi)設(shè)置磁性槽楔。本發(fā)明中，所述輔助機構(gòu)為設(shè)置在轉(zhuǎn)子每極退磁磁場強度最大處所經(jīng)過或最臨近的相鄰兩塊永磁體間隙位置的轉(zhuǎn)子鐵心中，沿轉(zhuǎn)子軸向的永磁體，所述永磁體外部的磁場方向與退磁磁場方向相反。本發(fā)明中，所述輔助機構(gòu)為設(shè)置在永磁外包裹整個轉(zhuǎn)子的圓柱形銅套筒。本發(fā)明，通過至少在表貼式永磁體結(jié)構(gòu)的大功率永磁同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子每極永磁體最易產(chǎn)生永久性退磁的區(qū)域設(shè)置削弱或者抵消退磁磁場強度的輔助機構(gòu)，避免了在發(fā)電機過載運行、突然短路等非正常運行狀態(tài)下轉(zhuǎn)子永磁體的永久性退磁，以便保證永磁體的磁能積，同時延長發(fā)電機的壽命。說明書附圖


圖1為現(xiàn)有表貼式永磁體結(jié)構(gòu)的大功率永磁同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1發(fā)電機一極，在發(fā)電機非正常運行狀態(tài)下，產(chǎn)生退磁磁場的示意圖。圖3為本發(fā)明第一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明第一種實施方式發(fā)電機一極的放大示意圖。圖5為本發(fā)明第一種實施方式設(shè)置第二凹槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明第一種實施方式定子采用半閉口槽的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明第一種實施方式定子槽內(nèi)設(shè)置磁性槽楔的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明第二種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明第二種實施方式發(fā)電機一極的放大示意圖。圖10為本發(fā)明第三種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明的主旨在解決表貼式永磁體結(jié)構(gòu)的大功率永磁體同步發(fā)電機在發(fā)電機過載運行、突然短路等非正常運行狀態(tài)下產(chǎn)生的退磁磁場會對轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生永久性退磁的影響，提供一種可避免永磁體產(chǎn)生永久性退磁的大功率永磁同步風(fēng)力發(fā)電機。如圖1所示，本實施例中采用6極，每極分為4塊大小相等的永磁體的表貼式永磁體結(jié)構(gòu)的大功率永磁同步發(fā)電機進(jìn)行示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，這并非對本發(fā)明的限制，對于其他極數(shù)和每極永磁體分割為不同分塊數(shù)量的表貼式永磁體結(jié)構(gòu)的大功率永磁同步發(fā)電機，本發(fā)明同樣適用。參見圖2，發(fā)電機該極永磁體1緊貼轉(zhuǎn)子鐵心2的一側(cè)為S極，遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子鐵心2的一側(cè)為N極，圖2中箭頭所示為發(fā)電機過載運行、突然短路等非正常運行狀態(tài)下該極產(chǎn)生的退磁磁場方向，這樣，當(dāng)退磁磁場強度超過一定值，永磁體1局部工作點低于退磁曲線的拐點時，永磁體局部將產(chǎn)生不可逆退磁。根據(jù)永磁電機的基本原理，轉(zhuǎn)子相鄰兩極永磁體1的磁場方向是不同的，那么除了圖2所示的退磁情況外，還有另外一種退磁情況。例如，與圖2所示的一極相鄰兩極轉(zhuǎn)子的永磁體1緊貼轉(zhuǎn)子鐵心2 —側(cè)為N極，遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子鐵心2 —側(cè)為S極，那么發(fā)電機過載運行、突然短路等非正常運行狀態(tài)下上述兩極產(chǎn)生的退磁磁場方向也將與圖2所示一極產(chǎn)生的退磁磁場方向不同，將指向遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸心的方向。本領(lǐng)域技術(shù)人員對上述原理是熟知的， 本發(fā)明在描述技術(shù)方案時將主要以圖2所示一極的情況進(jìn)行說明，對另外一種情況，由于處理的基本原理是相似的，將簡要進(jìn)行說明。如背景技術(shù)中所述，轉(zhuǎn)子每塊永磁體1局部工作點最低處位于每塊永磁體1沿著發(fā)電機軸向的4條棱處，那么退磁磁場最容易使得永磁體1沿著發(fā)電機軸向的4條棱處的局部工作點低于退磁曲線的拐點，所以只要保證每塊永磁體1沿著發(fā)電機軸向的4條棱處的局部工作點在發(fā)電機過載運行、突然短路等非正常運行狀態(tài)時不低于退磁曲線的拐點， 即可保證每塊永磁體1不會產(chǎn)生永久性退磁。在發(fā)電機過載運行、突然短路等非正常運行狀態(tài)下，由于轉(zhuǎn)子每極產(chǎn)生的退磁磁場是不均勻的，在退磁磁場場強較弱的區(qū)域，永磁體1沿著發(fā)電機軸向的棱處的局部工作點并不會低于退磁曲線的拐點，那么，永磁體1的這些棱處是無需進(jìn)行特別處理的。一般只有退磁磁場強度最大處所經(jīng)過或最臨近的相鄰兩塊永磁體1間隙位置，相鄰兩塊永磁體1 沿著發(fā)電機軸向的4條棱處比較容易產(chǎn)生永久性局部退磁，這是因為一方面上述區(qū)域的退磁磁場的強度本身就比較大，另一方面該間隙處的磁阻較大，磁力線會向該間隙兩側(cè)兩塊永磁體1相對側(cè)面聚集，進(jìn)一步增強了沿著發(fā)電機軸向的4條棱處的退磁磁場強度。而相鄰兩塊永磁體1的上述沿著發(fā)電機軸向的4條棱中，遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子的兩條棱處相對更不易產(chǎn)生永久性退磁，而且即使遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子的兩條棱處在退磁磁場的作用下會產(chǎn)生局部永久性退磁，一般對上述兩條棱進(jìn)行削棱處理(即將直角棱邊修整為圓弧倒角)，即可避免上述兩條棱處的局部永久性退磁。對于緊貼轉(zhuǎn)子鐵心2的兩條棱處，如果在退磁磁場的作用下會產(chǎn)生局部永久性退磁，進(jìn)行削棱處理，不但不能起到避免局部永久性退磁的目的，有時甚至?xí)觿∮来朋w1的局部永久性退磁。當(dāng)然，如背景技術(shù)中所述，如果發(fā)電機的氣隙長度和/或永磁體1的厚度足夠大，即使在退磁磁場強度最大處所經(jīng)過或最臨近的相鄰兩塊永磁體1間隙位置沿著發(fā)電機軸向的4條棱處也不會產(chǎn)生永磁體1局部的永久性退磁。而這樣，必定會在一定程度上犧牲發(fā)電機的其他性能，同時增加了發(fā)電機的成本，增大了發(fā)電機的體積。而在很多情況下，基于某些標(biāo)準(zhǔn)對發(fā)電機的體積是有嚴(yán)格的要求，一般不允許隨意增大發(fā)電機的體積。本發(fā)明所要解決的問題，就是在盡可能不犧牲發(fā)電機其他性能，不增加成本并嚴(yán)格控制發(fā)電機體積的情況下，解決表貼式永磁體結(jié)構(gòu)的大功率永磁同步發(fā)電機永磁體1，尤其是發(fā)電機過載運行、突然短路等非正常運行狀態(tài)下產(chǎn)生的退磁磁場強度最大處所經(jīng)過或最臨近的相鄰兩塊永磁體1間隙位置，相鄰兩塊永磁體1沿著發(fā)電機軸向緊貼轉(zhuǎn)子鐵心2的兩條棱處的局部永久性退磁問題。因此，在確定采用何種技術(shù)方案解決上述問題之前，首先，根據(jù)發(fā)電機不同的電機參數(shù)，確定該發(fā)電機過載運行、突然短路等非正常運行狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子每極產(chǎn)生的退磁磁場強度最大的位置；其次，判斷轉(zhuǎn)子每極除了退磁磁場強度最大處所經(jīng)過或最臨近的相鄰兩塊永磁體1間隙位置，相鄰兩塊永磁體1沿著發(fā)電機軸向的4條棱外，其他永磁體1沿轉(zhuǎn)子軸向的棱處是否會在退磁磁場的作用下產(chǎn)生永久性退磁；最后根據(jù)不同的情況采取不同的處理方式。對于參數(shù)確定的表貼式永磁體結(jié)構(gòu)的永磁同步發(fā)電機，如何確定發(fā)電機過載運行、突然短路等非正常運行狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子每極產(chǎn)生的退磁磁場強度最大位置，如何判斷轉(zhuǎn)子每極永磁體1沿著發(fā)電機軸向的棱處在退磁磁場的作用下是否會產(chǎn)生局部永久性退磁對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是熟知的，此處不進(jìn)行過多的敘述。所以，如果僅僅是退磁磁場強度最大處所經(jīng)過或最臨近的相鄰兩塊永磁體1間隙位置，相鄰兩塊永磁體1沿著發(fā)電機軸向的4條棱有可能產(chǎn)生局部的永久性退磁，多塊永磁體1其他沿著發(fā)電機軸向的棱處不會產(chǎn)生局部永久性退磁，那么只需要對退磁磁場強度最大處所經(jīng)過或最臨近的相鄰兩塊永磁體1間隙位置，相鄰兩塊永磁體1沿著發(fā)電機軸向的4 條棱進(jìn)行處理。而上述4條棱中，遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子鐵心2的兩條棱可以通過削棱的方式進(jìn)行處理， 本發(fā)明主要針對的是緊貼轉(zhuǎn)子鐵心2的兩條棱的局部永久性退磁問題。本發(fā)明，將根據(jù)轉(zhuǎn)子永磁體的退磁情況，在轉(zhuǎn)子上至少設(shè)置使得每極產(chǎn)生的退磁磁場強度最大處所經(jīng)過或最臨近的相鄰兩塊永磁體間隙位置，相鄰兩塊永磁體1沿著發(fā)電機軸向緊貼轉(zhuǎn)子鐵心2的兩條棱處退磁磁場強減弱的輔助機構(gòu)。參見圖3，本發(fā)明的第一種實施方式，本實施例中我們以發(fā)電機過載運行、突然短路等非正常運行狀態(tài)下，每極退磁磁場強度最大處經(jīng)過或最臨近轉(zhuǎn)子每極中心位置的兩塊永磁體1間隙進(jìn)行說明。本實施例的輔助機構(gòu)為開設(shè)在轉(zhuǎn)子每極上述間隙位置的轉(zhuǎn)子鐵心2邊緣的第一凹槽3，第一凹槽3將沿著轉(zhuǎn)子軸向貫穿轉(zhuǎn)子整個鐵心2，在轉(zhuǎn)子每極鐵心2的表面形成槽體。參見圖4，由于第一凹槽3處是空氣，第一凹槽3處的磁阻變大，每極退磁磁場原來經(jīng)過兩塊永磁體1間隙處的磁力線，會因為在轉(zhuǎn)子邊緣處磁阻增大而向間隙的兩側(cè)分散， 這樣，間隙處相鄰兩塊永磁體1沿發(fā)電機軸向緊貼轉(zhuǎn)子鐵心2的兩條棱處的退磁磁場會被削弱。隨著第一凹槽3深度和寬度的增加，永磁體1上述兩條棱處的退磁磁場的強度會逐步的減小，根據(jù)不同的發(fā)電機參數(shù)，采用相應(yīng)深度和寬度的第一凹槽3，使得在退磁磁場的作用下永磁體上述兩條棱處的局部工作點也不低于退磁曲線的拐點即可。對于與上述一極相鄰的兩極，盡管退磁磁場的方向是指向遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸心的方向，但由于設(shè)置了第一凹槽3， 退磁磁場原來經(jīng)過兩塊永磁體1間隙處的磁力線，同樣會因為在轉(zhuǎn)子邊緣處磁阻增大而向間隙的兩側(cè)分散，在削弱間隙處相鄰兩塊永磁體1沿發(fā)電機軸向緊貼轉(zhuǎn)子鐵心2的兩條棱處的退磁磁場的原理與上述一極是相同。對于永磁體其他部分可能產(chǎn)生的退磁，現(xiàn)有技術(shù)中都給出了相應(yīng)的處理方式，這不是本發(fā)明的主要部分，不再進(jìn)行累述。實際上，從表貼式永磁體結(jié)構(gòu)的大功率永磁同步發(fā)電機的設(shè)計角度出發(fā)，如果永磁體1有產(chǎn)生局部永久性退磁的可能，也經(jīng)常是采用犧牲電機其他性能、增加成本或者增加體積的方式來進(jìn)行處理，一般不會允許永磁體1有多處可能產(chǎn)生局部永久性退磁。從保證上述間隙處磁路對稱的角度出發(fā)，第一凹槽3應(yīng)當(dāng)相對間隙中心與圓心的連線對稱，第一凹槽3截面的形狀和寬度根據(jù)不同的發(fā)電機參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，其截面形狀包括但不限于矩形、三角形以及其他對稱形狀等，最優(yōu)選的如本實施例，第一凹槽3的底面呈圓弧狀。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知曉，發(fā)電機過載運行、突然短路等非正常運行狀態(tài)下，由于每極退磁磁場強度最大處在轉(zhuǎn)子圓周上是等間距的，所以第一凹槽3在轉(zhuǎn)子圓周上也是等間距進(jìn)行設(shè)置的。同時，本實施例中僅僅是以退磁磁場強度最大處經(jīng)過或最臨近轉(zhuǎn)子每極中心位置的兩塊永磁體1間隙進(jìn)行示意性說明，對于參數(shù)不同的發(fā)電機，退磁磁場強度最大處經(jīng)過或最臨近的間隙有可能位于其他兩塊永磁體1之間，那么第一凹槽3根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。參見圖5，對于表貼式永磁體結(jié)構(gòu)的大功率永磁通同步發(fā)電機，交軸和直軸的電抗是相等的，由于設(shè)置了第一凹槽3那么會使得交直軸電抗不相等，同時從整體上磁路對稱的角度出發(fā)，本實施例中，可以進(jìn)一步在相鄰兩第一凹槽3之間中心位置的相鄰兩塊永磁體1間隙處的轉(zhuǎn)子鐵心2邊緣，設(shè)置與第一凹槽3截面形狀完全相同的第二凹槽4。由于本實施例中第一凹槽3恰好是設(shè)置在轉(zhuǎn)子每極的中心位置，所以第二凹槽4也就正好位于轉(zhuǎn)子相鄰兩極的兩塊永磁體1之間的位置，對于其他參數(shù)的發(fā)電機，第二凹槽4完全有可能因為第一凹槽3不設(shè)置在轉(zhuǎn)子每極的中心位置而不位于轉(zhuǎn)子相鄰兩極之間。第一凹槽3和第二凹槽4兩側(cè)邊緣與永磁體1接觸位置較佳的是采用圓弧進(jìn)行過渡，這是因為第一凹槽3和第二凹槽4邊緣與永磁體1接觸位置過于棱角分明，容易使退磁磁場的磁力線在第一凹槽3和第二凹槽4邊緣與永磁體1接觸的位置聚集，容易造成該處永磁體1的發(fā)生局部永久性退磁。本實施例，可以盡可能減少工藝的復(fù)雜程度和對發(fā)電機性能的影響，保持發(fā)電機體積不變的同時，也減少了發(fā)電機的轉(zhuǎn)動慣量。但由于轉(zhuǎn)子上開槽，可能會造成永磁體1在長時間運行后松動，因而在第一凹槽3以及第二凹槽4中均可放置支撐永磁體1的托架(圖中未示意)，這些托架應(yīng)當(dāng)具有一定長度，沿著轉(zhuǎn)子的軸向放置。同時，為了避免托架影響磁路和發(fā)電機的其他性能，托架應(yīng)當(dāng)采用不導(dǎo)磁且不導(dǎo)電的材料制成，這樣材料可以是高強度塑料，例如G-10、聚甲醛等，也可以是其他復(fù)合材料，例如芳綸纖維與合成樹脂、陶瓷、橡膠構(gòu)成的復(fù)合材料，碳化硅纖維與合成樹脂、陶瓷、橡膠構(gòu)成的復(fù)合材料等。由于填充體可采用的材料眾多，此處不可能一一列舉，只要能滿足本發(fā)明的目的即可。為了改善了氣隙磁場的波形，減小了諧波，從而進(jìn)一步減弱退磁磁場對永磁體1 的影響，還可以對本實施例的發(fā)電機進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，例如發(fā)電機的定子槽采用如圖6 所示的半閉口槽5，或者在定子槽內(nèi)設(shè)置如圖7所示的磁性槽楔6。參見圖8，本發(fā)明的第二種實施方式，本實施例中同樣以發(fā)電機過載運行、突然短路等非正常運行狀態(tài)下，每極退磁磁場強度最大處經(jīng)過或最臨近轉(zhuǎn)子每極中心位置的兩塊永磁體1間隙進(jìn)行說明。本實施例的輔助機構(gòu)為設(shè)置在上述間隙位置轉(zhuǎn)子鐵心中的永磁體 7，永磁體7沿轉(zhuǎn)子軸向貫穿整個轉(zhuǎn)子鐵心2。參見圖9，以轉(zhuǎn)子其中一極進(jìn)行說明，轉(zhuǎn)子該極的永磁體1遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸心的一側(cè)為 N極，緊貼轉(zhuǎn)子鐵心2的一側(cè)為S極，發(fā)電機過載運行、突然短路等非正常運行狀態(tài)下產(chǎn)生的退磁磁場的方向如圖中箭頭所示指向轉(zhuǎn)子軸心的方向。設(shè)置永磁體7的目的在于抵消退磁磁場的強度，確保在退磁磁場的作用下，上述間隙處相鄰兩塊永磁體1沿發(fā)電機軸向緊貼轉(zhuǎn)子鐵心2的兩條棱處的局部工作點不低于退磁曲線的拐點。那么，永磁體7外部的磁場方向應(yīng)當(dāng)與退磁磁場的方向相反，在圖9所示的一極中，永磁體7遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸心的一側(cè)應(yīng)當(dāng)為N極，靠近轉(zhuǎn)子軸心的一側(cè)應(yīng)當(dāng)為S極。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉，與圖9所示一極相鄰兩極的永磁體1遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸心的一側(cè)為S極，緊貼轉(zhuǎn)子鐵心3 —側(cè)為N極，那么發(fā)電機過載運行、突然短路等非正常運行狀態(tài)下產(chǎn)生的退磁磁場的方向應(yīng)當(dāng)為指向遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸心的方向。那么，相應(yīng)地上述兩極的永磁體7遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸心的一側(cè)應(yīng)當(dāng)為S極，靠近轉(zhuǎn)子軸心的一側(cè)應(yīng)當(dāng)為N極。與第一種實施方式相似，如果發(fā)電機過載運行、突然短路等非正常運行狀態(tài)下產(chǎn)生的退磁磁場強度最大處所經(jīng)過或最臨近的相鄰兩塊永磁體間隙位置不在轉(zhuǎn)子每極的中心位置，那么每極的永磁體7設(shè)置的位置應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。同時，由于每極的永磁體7 體積較小，只是在局部對退磁磁場進(jìn)行抵消，對整體磁路的影響較小，如果其他位置緊貼轉(zhuǎn)軸鐵心2的棱處不會在退磁磁場的作用下產(chǎn)生局部永久性退磁，可以不再進(jìn)行設(shè)置。參見圖10，本發(fā)明的第三種實施方式，本實施例中輔助機構(gòu)為設(shè)置在永磁外1包裹整個轉(zhuǎn)子的圓柱形銅套筒8，對于轉(zhuǎn)子的每一極，發(fā)電機過載運行、突然短路等非正常運行狀態(tài)下，短路電流產(chǎn)生的磁場會在該極的銅套筒8中產(chǎn)生一個沿銅套筒8軸向(即發(fā)電機軸向)的感應(yīng)電流0 鄰兩極銅套筒8中的電流方向相反)，該感應(yīng)電流會產(chǎn)生一個與退磁磁場方向相反的磁場，該磁場會在轉(zhuǎn)子的全部區(qū)域削弱退磁磁場，從而達(dá)到了防止永磁體退磁的目的。但是銅套筒8中的感應(yīng)電流也會影響定子短路電流，銅套筒8中的感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場會使得定子繞組的電流繼續(xù)增加，而產(chǎn)生的電磁力會對繞組絕緣造成影響，甚至脫落。 因此，在采用本實施例的實施方式時，應(yīng)當(dāng)首選確保定子繞組的絕緣強度，再進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.大功率永磁同步發(fā)電機，轉(zhuǎn)子采用表貼式永磁體結(jié)構(gòu)，每極永磁體分割為相等的多塊，其特征在于在轉(zhuǎn)子上至少設(shè)置使得，發(fā)電機非正常運行狀態(tài)下，每極產(chǎn)生的退磁磁場強度最大處所經(jīng)過或最臨近的相鄰兩塊永磁體間隙位置，相鄰兩塊永磁體沿著發(fā)電機軸向緊貼轉(zhuǎn)子鐵心的兩條棱處退磁場強減弱的輔助機構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的大功率永磁同步發(fā)電機，其特征在于所述輔助機構(gòu)為開設(shè)在轉(zhuǎn)子每極退磁磁場強度最大處所經(jīng)過或最臨近的相鄰兩塊永磁體間隙位置的轉(zhuǎn)子鐵心邊緣，沿轉(zhuǎn)子軸向的第一凹槽。
3.如權(quán)利要求2所述的大功率永磁同步發(fā)電機，其特征在于相鄰兩第一凹槽之間中心位置的相鄰兩塊永磁體間隙位置的轉(zhuǎn)子鐵心邊緣，開設(shè)有沿轉(zhuǎn)子軸向的第二凹槽。
4.如權(quán)利要求3所述的大功率永磁同步發(fā)電機，其特征在于所述第一凹槽和第二凹槽兩側(cè)邊緣與永磁體接觸位置采用圓弧過渡。
5.如權(quán)利要求3所述的大功率永磁同步發(fā)電機，其特征在于所述第一凹槽和第二凹槽中設(shè)有支撐永磁體的托架。
6.如權(quán)利要求5所述的大功率永磁同步發(fā)電機，其特征在于所述托架由不導(dǎo)磁且不導(dǎo)電的材料制成。
7.如權(quán)利要求1至6任一所述的大功率永磁同步發(fā)電機，其特征在于所述大功率永磁同步發(fā)電機的定子槽采用半閉口槽。
8.如權(quán)利要求1至6任一所述的大功率永磁同步發(fā)電機，其特征在于所述大功率永磁同步發(fā)電機的定子槽內(nèi)設(shè)有磁性槽楔。
9.如權(quán)利要求1所述的大功率永磁同步發(fā)電機，其特征在于所述輔助機構(gòu)為設(shè)置在轉(zhuǎn)子每極退磁磁場強度最大處所經(jīng)過或最臨近的相鄰兩塊永磁體間隙位置的轉(zhuǎn)子鐵心中， 沿轉(zhuǎn)子軸向的永磁體，所述永磁體外部的磁場方向與退磁磁場方向相反。
10.如權(quán)利要求1所述的大功率永磁同步發(fā)電機，其特征在于所述輔助機構(gòu)為設(shè)置在永磁外包裹整個轉(zhuǎn)子的圓柱形銅套筒。
全文摘要
本發(fā)明為了解決表貼式永磁體結(jié)構(gòu)的大功率永磁同步發(fā)電機，由于過載運行、突然短路等情況下產(chǎn)生的退磁磁場容易使轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生局部永久性退磁的問題，提供一種大功率的永磁同步發(fā)電機。該發(fā)電機通過在轉(zhuǎn)子上至少設(shè)置使得，相鄰兩塊永磁體沿著發(fā)電機軸向緊貼轉(zhuǎn)子鐵心的兩條棱處退磁場強減弱的輔助機構(gòu)，避免了在發(fā)電機過載運行、突然短路等非正常運行狀態(tài)下轉(zhuǎn)子永磁體的永久性退磁，以便保證永磁體的磁能積，同時延長發(fā)電機的壽命。
文檔編號H02K21/00GK102158031SQ20111007830
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者周俊, 黃越 申請人:東元總合科技(杭州)有限公司