本發(fā)明適用于風(fēng)機發(fā)電機領(lǐng)域。

技術(shù)背景

當前，風(fēng)力發(fā)電機正朝著裝機規(guī)模大型化方向發(fā)展。兆瓦級直驅(qū)風(fēng)機相比于非直驅(qū)風(fēng)機，由于減少了齒輪箱的配置，在很大程度上減少了故障率，提高了風(fēng)機運行的穩(wěn)定性。其中，兆瓦級永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機已成為風(fēng)機的主流發(fā)展方向。

這類主流機型的永磁直驅(qū)發(fā)電機，具有低轉(zhuǎn)速、大直徑、多磁極等特點。一般的轉(zhuǎn)子上永磁體的安裝有兩種結(jié)構(gòu)：一種是將永磁體直接安裝在碳鋼轉(zhuǎn)子的輪緣上，這種結(jié)構(gòu)使永磁體距離定子線圈距離很近，來自定子的熱量會大量傳遞到永磁體上，而永磁體由于與碳鋼輪緣接觸面積比較小，不利于散熱，進而容易使永磁體的磁性受到不利影響；還有一種結(jié)構(gòu)的永磁體安裝在硅鋼疊片里面，這種結(jié)構(gòu)能夠很好的保護永磁體并降低熱量對其磁性的不利影響?？紤]減少轉(zhuǎn)子上的渦流損耗，轉(zhuǎn)子的輪緣都應(yīng)該采用非導(dǎo)磁材料，對于小直徑轉(zhuǎn)子，鋁質(zhì)輪緣即能滿足要求，但對于兆瓦級大直徑轉(zhuǎn)子，為減少熱膨脹的影響，應(yīng)最好采用不銹鋼材質(zhì)，但大型轉(zhuǎn)子采用不銹鋼材質(zhì)又會造價昂貴。從經(jīng)濟性考慮，當前的轉(zhuǎn)子本體一般都是采用碳鋼材質(zhì)。

另外，對于永磁體在硅鋼疊片上的安裝，常見的是將永磁體安裝在硅鋼疊片上留出的燕尾槽中，或者靠其它楔形結(jié)構(gòu)將永磁體固定在硅鋼疊片中。由于永磁體與硅鋼疊片之間存在很大磁吸力，這對永磁體的安裝帶來很大不便，造成安裝工作費時費力。

在轉(zhuǎn)子設(shè)計中，應(yīng)尋求一種結(jié)構(gòu)，一方面，既能減少轉(zhuǎn)子上的渦流損耗，又能大范圍使用相比不銹鋼價格更便宜的碳鋼作為轉(zhuǎn)子材質(zhì)，降低成本；另一方面，使永磁體既有硅鋼疊片保護，有利于散熱，又能使永磁體的安裝更加方便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決在轉(zhuǎn)子設(shè)計中，尋求一種結(jié)構(gòu)，一方面，既能減少轉(zhuǎn)子上的渦流損耗，又能大范圍使用相比不銹鋼價格更便宜的碳鋼作為轉(zhuǎn)子材質(zhì)，降低成本；另一方面，使永磁體既有硅鋼疊片保護，有利于散熱，又能使永磁體的安裝更加方便的技術(shù)問題，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案：一種用于直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機的永磁體轉(zhuǎn)子，其特征在于：旋轉(zhuǎn)軸與輪轂固定連接，輪輻的一端與外圓周固定連接而另一端與輪緣固定連接。多組硅鋼疊片與其下方的墊塊沿輪緣上表面按角度均勻地間隔排列。墊塊設(shè)有豎直通孔。硅鋼疊片上方兩側(cè)對稱地設(shè)有凸起與插槽，下底邊中心設(shè)有下窄上寬的燕尾槽而兩側(cè)設(shè)有凹槽。下面設(shè)有螺孔而截面形狀與燕尾槽一樣的燕尾桿插入該燕尾槽中。螺釘ii自下而上依次穿過輪緣的底面及墊塊的通孔與燕尾桿的螺孔緊固。輪緣上表面墊塊與硅鋼疊片之間自下而上置放支架與永磁體。支架上方兩端的側(cè)邊與上邊與硅鋼疊片下底邊兩側(cè)設(shè)有的凹槽之間形成狹縫iii與狹縫ii，硅鋼疊片下方兩側(cè)還與永磁體的側(cè)邊形成狹縫i。橫截面形狀為扁平等腰梯形的槽楔插入相鄰的每組硅鋼疊片的插槽內(nèi)。硅鋼疊片軸向兩側(cè)分別設(shè)有疊片壓板與加力壓板一并被疊片拉緊桿穿過形成疊片組件。疊片組件通過加力壓板用螺釘iii固定在輪緣上。軸端擋板被螺釘i緊固于輪緣的另一側(cè)。墊塊、支架為非導(dǎo)磁材質(zhì)。疊片壓板、加力壓板的材質(zhì)為非導(dǎo)磁材料。非導(dǎo)磁材質(zhì)優(yōu)選為鋁材。轉(zhuǎn)子本體，包括旋轉(zhuǎn)軸、輪轂、輪輻以及輪緣材質(zhì)均為碳鋼。輪輻設(shè)為輻條式或多孔式。狹縫i的寬度大于狹縫iii與狹縫ii的寬度。

一種用于直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機的永磁體轉(zhuǎn)子的安裝方法，其步驟包括：

1)用疊片拉緊桿將層疊后的硅鋼疊片以及疊片壓板、加力壓板串成整體硅鋼疊片組件。

2)將墊塊與硅鋼疊片組件沿輪緣布置。

3)將下邊設(shè)有螺孔的燕尾桿插入硅鋼疊片下方的燕尾槽內(nèi)。

4)輕擰螺釘ii穿過墊塊的通孔進燕尾桿的螺孔以對硅鋼疊片初步定位。

5)每兩組硅鋼疊片之間插入支架。

6)將永磁體放置支架上。

7)擰緊螺釘ii，將硅鋼疊片組件完全固定。

8)將槽楔插入相鄰的兩個硅鋼疊片上方凸起下的插槽中，將永磁體徑向固定。

9)用螺釘iii將加力壓板緊固在輪緣上。

10)最后用螺釘i將軸端擋板固定在輪緣另一側(cè)面。

采用了上述技術(shù)方案的本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1.永磁體與硅鋼疊片，都與碳鋼轉(zhuǎn)子輪緣之間用非導(dǎo)磁材料隔開，有利于減小轉(zhuǎn)子上的渦流損耗。

2.非導(dǎo)磁支架和墊塊的使用，有效降低了轉(zhuǎn)子重量，而且鋁制支架具備更好的散熱性能。

3.永磁體在兩組硅鋼疊片及槽楔的保護下，避免了構(gòu)件變形和受力帶來的影響，永磁體不易損壞。

4.永磁體與硅鋼疊片為有縫隙配合，安裝便利。

附圖說明

本專利共有9張附圖：

圖1為本發(fā)明一種用于直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機的永磁體轉(zhuǎn)子安裝了序號為54的零件的側(cè)面總體示意圖。

圖2為圖1旋轉(zhuǎn)180度，本發(fā)明一種用于直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機的永磁體轉(zhuǎn)子安裝了序號11的零件的側(cè)面總體示意圖。

圖3為圖2的正面視圖。

圖4為圖3中的b處局部放大圖。

圖5為圖4中的c處局部放大圖。

圖6為圖3的a‐a方向剖視圖。

圖7為圖4中序號為6、12零件與圖6中序號為25的零件組裝成的硅鋼疊片組合的三維圖。

圖8為圖1的正面視圖。

圖9為圖4中序號為5的零件燕尾桿的三維圖。

圖中：1、旋轉(zhuǎn)軸，2、輪轂，3、輪輻，4、輪緣，5、燕尾桿，6、硅鋼疊片，7、墊塊，8、支架，9、永磁體，10、槽楔，11、軸端擋板，12、疊片壓板，21、凸起，22、插槽，23、下底邊，24、凹槽，25、加力壓板，26、狹縫i，27、狹縫ii，28狹縫iii，51、螺釘ii，52、螺釘i，53、螺釘iii，54、疊片拉緊桿。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步闡述。圖3中，電機轉(zhuǎn)子繞旋轉(zhuǎn)軸1旋轉(zhuǎn)，輪轂2與輪緣4通過輪輻3聯(lián)接。輪輻3與輪轂2和輪緣4的聯(lián)接方式可以是焊接的也可以是螺釘聯(lián)接。對于輪轂2、輪輻3、輪緣4的材質(zhì)我們優(yōu)選碳鋼。墊塊和支架將轉(zhuǎn)子本體與永磁體、硅鋼疊片之間隔開，形成磁絕緣，有利于減小渦流損耗。需要指出的是，為了降低整個電機的重量，輪輻3可以做成多孔式，或輻條式。

圖4中，硅鋼疊片6上設(shè)有燕尾槽并裝入燕尾桿5，螺釘ii-51穿過墊塊7的豎直通孔與下邊設(shè)有螺孔的燕尾桿5，通過夾緊力(螺釘預(yù)緊力)將硅鋼疊片6與輪緣4緊固住，為了保證硅鋼疊片6與輪緣4聯(lián)接剛度，墊塊7沿軸向設(shè)計為多處，圖4中省略表示為3處。在保證結(jié)構(gòu)需要前提下，還可以減重。墊塊7為非導(dǎo)磁鋁合金材料，螺釘ii-51的材質(zhì)為非導(dǎo)磁不銹鋼。硅鋼疊片層疊后，通過疊片拉緊桿54將硅鋼疊片6與兩側(cè)的疊片壓板12、加力壓板25一并壓緊為整體組件。疊片壓板12、加力壓板25為非導(dǎo)磁材質(zhì)，疊片拉緊桿54為非導(dǎo)磁的不銹鋼材質(zhì)。

槽楔10護住永磁體9，永磁體9由支架8頂住，保證電機在工作中永磁體9有足夠的支撐。支架8的材質(zhì)要求是非導(dǎo)磁，并且具有很好的剛度要求與熱膨脹系數(shù)要求。在本發(fā)明中，支架8優(yōu)選鋁合金材質(zhì)，結(jié)構(gòu)形式為工字鋼，鋁質(zhì)工字鋼結(jié)構(gòu)選取的優(yōu)點在于，鋁質(zhì)導(dǎo)熱性好，有利于永磁體散熱，且結(jié)構(gòu)形式簡單能夠降低總機重量。

由于墊塊7，支架8的材質(zhì)我們優(yōu)選鋁合金，因此本發(fā)明中輪緣4與永磁體9之間做到了磁絕緣，這樣對于輪緣材質(zhì)的選取，可以用價格較低的碳鋼取代不銹鋼，可以有效地降低成本。

圖7中，硅鋼疊片6的下底邊23是與墊塊的緊固面,對稱設(shè)有凸起21與插槽22，插槽22里放置槽楔10，凸起21具有固定槽楔的作用。疊片壓板12具有與硅鋼疊片6相同的截面，僅僅用作疊片的壓緊，而加力壓板25與硅鋼疊片6截面不同，延伸出來一部分做連接固定和止擋用。包括硅鋼疊片6和疊片壓板12、加力壓板25在內(nèi)的疊片組件，通過加力壓板25用螺釘iii-53固定在輪緣4上。當各部件從一端放入時，到達該加力壓板25時止住。硅鋼疊片6下沿設(shè)有下窄上寬的燕尾槽。支架8與輪緣4之間不做固定連接。硅鋼疊片6的下端兩側(cè)設(shè)有凹槽24。硅鋼疊片6下端設(shè)有的凹槽，用來對支架8限位，承受支架8所受離心力。圖3顯示支架8上方的兩側(cè)邊以及上邊與硅鋼疊片6的下端兩側(cè)的凹槽24形成狹縫iii-28與狹縫ii-27，硅鋼疊片6的側(cè)邊還與永磁體9的側(cè)邊形成狹縫i-26。狹縫i-26的寬度大于狹縫iii-28與狹縫ii-27的寬度。使得支架8在插入安裝時方便快捷，永磁體9的安裝更加容易。在輪緣4另一側(cè)，環(huán)形均布多個螺紋孔通過緊固螺釘i-52(圖6所示)將軸端擋板11固定在輪緣4的端面上，每一處永磁體9對應(yīng)布置一塊軸端擋板11。軸端擋板11覆蓋了支架8、永磁體9、槽楔10、墊塊7以及疊片壓板12的兩側(cè)邊。實際上軸端擋板11對這些部件起到軸向定位的作用。軸端擋板11的材質(zhì)選為碳鋼。

該轉(zhuǎn)子的安裝方法是：

1)用疊片拉緊桿54將層疊后的硅鋼疊片6以及疊片壓板12、加力壓板25壓緊為硅鋼整體疊片組件

2)將墊塊7與硅鋼疊片組件沿輪緣4布置。

3)將下邊設(shè)有螺孔的燕尾桿5插入硅鋼疊片6下方的凹槽24內(nèi)。

4)輕擰螺釘ii-51穿過墊塊7的通孔進燕尾桿5的螺孔以對硅鋼疊片6初步定位。

5)每兩組硅鋼疊片6之間插入支架8。

6)將永磁體9放置支架8上。

7)擰緊螺釘ii-51，將硅鋼疊片組件完全固定。

8)將槽楔10插入相鄰的兩個硅鋼疊片6上方凸起21下的插槽22中，將永磁體9徑向固定。

9)用螺釘iii將加力壓板25緊固在輪緣上。

10)最后用螺釘i-52將軸端擋板11固定在輪緣4另一側(cè)面，以對硅鋼疊片6、支架8和永磁體9進行軸向定位。

本發(fā)明的技術(shù)方案的總體思路是：轉(zhuǎn)子本體仍然采用碳鋼材質(zhì)，包括輪緣4、輪輻3等。硅鋼疊片6并非直接安裝在轉(zhuǎn)子輪緣4上，而是在硅鋼疊片6和輪緣4之間用非導(dǎo)磁的墊塊7隔開；硅鋼疊片6通過燕尾桿5和螺釘ii-51，間隔非導(dǎo)磁墊塊7而固定安裝在轉(zhuǎn)子輪緣4上。在整周轉(zhuǎn)子輪緣4上，多組硅鋼疊片6以一定的間隔角度均布。永磁體9放置在每兩組硅鋼疊片6之間，但在永磁體9與轉(zhuǎn)子輪緣4之間，用非導(dǎo)磁的支架8隔開。優(yōu)選的，非導(dǎo)磁支架8可以采用鋁質(zhì)型鋼形式，每組永磁體下面放置一根型鋼支架，非連續(xù)分布的鋁制支架，可以有效的降低轉(zhuǎn)子本體的重量。支架8連同永磁體9上面的槽楔10，對永磁體9徑向限定并保護。

這種技術(shù)方案的有益效果是：

1.墊塊7為非導(dǎo)磁材質(zhì)，軸向多處不連續(xù)分布，有利于減重。

2.支架8為非導(dǎo)磁材質(zhì)，優(yōu)選為鋁制型材，鋁制支架在輪緣4上的非連續(xù)布置，每列永磁體9下方放置一件支架8。

3.支架8與輪緣4間不做固定連接，支架8與硅鋼疊片6之間留有間隙，使得支架8安裝方便。

4.硅鋼疊片6下沿有凹槽，用來對支架限位，承受支架8所受離心力。

5.永磁體9與硅鋼疊片6之間設(shè)計有間隙，使永磁體安裝方便

6.轉(zhuǎn)子本體，包括輪緣4、輪轂2、輪輻3，采用碳鋼材質(zhì)，墊塊7和支架8將轉(zhuǎn)子本體與永磁體9、硅鋼疊片6之間隔開，形成磁絕緣，有利于減小渦流損耗。

本發(fā)明所述內(nèi)容包括附圖，更多的是本發(fā)明總體思路的一種具體化表達，包括硅鋼疊片6和支架8的結(jié)構(gòu)與安裝形式，硅鋼疊片6、永磁體9與支架8間的布置形式等，任何對上述形式常規(guī)化的修改與變化，都被認為屬于本發(fā)明中心思想表達的范圍之內(nèi)。