CN105048676A - 一种磁钢组件结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风力发电技术领域，具体为一种磁钢组件结构。解决了目前磁钢结构存在的安装难度大，容易造成单个磁极表面不平并在一定程度上影响电机的气隙和磁极灌封胶的均匀度以及制造效率较低、成本较高等技术问题。一种磁钢组件结构，包括由导磁材料制成的上表面开有凹槽的底板，凹槽内固定有磁钢，磁钢外部套设有底部开口的保护盒；所述底板在水平面的投影呈平行四边形；底板上表面在靠近一对短侧边的两端向上突起呈一对凸台，两个凸台的内侧边即为凹槽的槽边，凹槽的两条槽边均与底板的两条长侧边垂直；底板底面呈由一个短侧边向另一个短侧边走向的圆弧形，所述圆弧形与外转子机壳圆周面相配。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体为一种磁钢组件结构。
背景技术
随着风力发电技术的迅猛发展，风力发电机组朝着大型化、大功率等特点不断发展。永磁直驱技术是风力发电的主力趋势之一，大型的直驱风力发电机是其关键部件，通常分为外转子结构和内转子结构。
直驱永磁风力发电机定子直径尺寸达到4.5m以上，磁极极数达到88或以上，磁极上安装磁钢。对于永磁直驱风力发电机来说，磁钢的安装防护是一个难题。
风力发电机的工作环境非常恶劣，它必须能经受高温、严寒、风沙、潮湿乃至盐雾的考验。风力发电机的设计寿命一般是二十年。目前永磁风力发电机选用烧结钕铁硼永磁。因此，对钕铁硼永磁磁性参数的选择，以及对磁体耐蚀性的要求显得十分重要。
对于永磁直驱发电机设计需要考虑的另一个重要因素是磁钢的安装和固定，通常有两种安装方式：表贴式和内置式。专利文献CN10271007A记载了表贴式结构，磁钢贴于转子机壳内壁，外部采用灌封胶将其灌封固定，该方案对于生产制造要求较高，不便于大批量生产。专利文献CN201138764Y记载了内置式磁钢防护形式，该结构用于内转子式永磁直驱风力发电机。上述两种结构均对磁钢起到了较好的防护作用，同时也带来了生产成本高、结构复杂、大规模批量生产不便等不利因素。具体分析如下。
现有技术一的技术方案
对于表贴式磁钢安装方式来说，目前主要是将磁钢通过树脂灌封胶将其固定到转子上。
现有技术一的缺点
采用表贴式磁钢安装方式，不仅安装难度大，而且容易造成单个磁极表面不平，会在一定程度上影响电机的气隙和磁极灌封胶的均匀度，其制造效率较低、成本较高。
现有技术二的技术方案
对于内置式磁钢安装方式，冲叠一体的矽钢片叠片，将磁钢内插入叠片内孔中。
现有技术二的缺点
采用内置式磁钢安装方式，需要冲叠矽钢片，增加一定的成本，且磁钢内插入叠片孔时会对磁钢防护层有一定破坏作用。
发明内容
本发明为解决目前磁钢结构存在的安装难度大，容易造成单个磁极表面不平并在一定程度上影响电机的气隙和磁极灌封胶的均匀度以及制造效率较低、成本较高等技术问题，提供一种磁钢组件结构。
本发明是采用以下技术方案实现的：一种磁钢组件结构，包括由导磁材料制成的上表面开有凹槽的底板，凹槽内固定有磁钢，磁钢外部套设有底部开口的保护盒；所述底板在水平面的投影呈平行四边形；底板上表面在靠近一对短侧边的两端向上突起呈一对凸台，两个凸台的内侧边即为凹槽的槽边，凹槽的两条槽边均与底板的两条长侧边垂直；底板底面呈由一个短侧边向另一个短侧边走向的圆弧形，所述圆弧形与转子机壳圆周面相配；保护盒下端与底板之间固定连接。
磁钢组件包括：底板、磁钢、保护盒、铆钉。底板为导磁材料，底板上有槽，便于磁钢定位，底板底面c为圆弧形式（图2中所示），易于与转子机壳贴合；磁钢为钕铁硼材料，容易腐蚀，需要考虑防腐；保护盒为不锈钢或塑料等材料，起到对磁钢的保护作用；铆钉为铜或不锈钢等材料，起到连接固定作用。
安装在转子外壳上时，首先将压条通过螺栓预固定于转子机壳上，转子机壳上预先打好螺栓孔，通过磁钢组件安装工装将磁钢推入两列压条之间，每条压条为直线结构，然后将螺栓紧固，由多块磁钢组件形成一个磁极，每一列磁钢的极性是相同的，与相邻列的极性是相反的，将所有磁钢组件安装完成形成直驱永磁转子。
进一步的，所述磁钢组件结构在制作时，先在保护盒内灌入环氧树脂，将磁钢放入保护盒内，待保护盒与磁钢粘结牢固后，再用铆钉将保护盒和底板铆接起来，形成磁钢组件，然后对磁钢组件充磁后安装于转子机壳的内圆周上。
本发明技术方案带来的有益效果：
1）采用组件式结构，方便大批量生产；
2）采用底板，便于安装，且与转子机壳贴合；
3）采用保护盒，防止安装和运行过程中对磁钢的破坏，增强磁钢的防护；
4）制作时，采用环氧树脂灌封，防止磁钢腐蚀，提高磁钢稳定运行，增加整机的使用寿命。
附图说明
图1本发明的立体结构示意图。
图2底板的主视结构示意图。
图3底板的俯视结构示意图。
图4本发明安装在转子机壳内圆周上的结构示意图。
图5本发明安装在转子机壳内圆周时的局部结构示意图。
1-底板，2-磁钢，3-保护盒，4-铆钉，5-磁钢组件，6-转子机壳，7-压条，8-螺栓。
具体实施方式
一种磁钢组件结构，包括由导磁材料制成的上表面开有凹槽的底板1，凹槽内固定有磁钢2，磁钢2外部套设有底部开口的保护盒3；所述底板2在水平面的投影呈平行四边形；底板2上表面在靠近一对短侧边的两端向上突起呈一对凸台，两个凸台的内侧边即为凹槽的槽边，凹槽的两条槽边均与底板1的两条长侧边垂直；底板1底面呈由一个短侧边向另一个短侧边走向的圆弧形，所述圆弧形与转子机壳6内圆周面相配；保护盒3下端与底板1之间固定连接。
所述磁钢组件结构在制作时，先在保护盒3内灌入环氧树脂，将磁钢2放入保护盒3内，待保护盒3与磁钢2粘结牢固后，再用铆钉4将保护盒3和底板1铆接起来，组成磁钢组件5，然后对磁钢组件5充磁后安装于外转子机壳6的内圆周上。
保护盒3上与底板1两条长侧边相对应的两个侧边的底部水平向外延伸形成延伸段，延伸段与底板1之间通过铆钉4相固定连接。
保护盒3采用不锈钢或者塑料制成。
图1中为了能够看到磁钢将保护盒的一角去掉了。图2中的a’和a即是两条槽边，图3中可以看出，a’和a与两条长侧边相垂直。两条短侧边b和b’的设计可以使本磁钢组件安装于转子外壳的内圆周时，如图5所示，磁钢N1、N2、N3、N4同极性，固定于磁极底板上，磁极底板沿线F-1（四个底板的短侧边连线）形成一个磁极，线F-1与外转子轴线O-O形成磁极倾斜角，实现磁极连续斜极，磁钢分段斜极结构；磁钢S1、S2、S3、S4同极性，固定于磁极底板上，磁极底板沿线F-2形成一个磁极，线F-2与轴线O-O形成磁极倾斜角，这样就实现了磁极连续斜极及磁钢分段斜极结构，与不采用斜级结构的转子相比，具有如下效果：齿槽转矩：采用分段斜极，齿槽转矩脉动振幅（峰-峰）为额定转矩的约0.14%；采用不斜极，齿槽转矩脉动振幅（峰-峰）为额定转矩的约1.9%；
负载转矩：采用分段斜极，负载转矩脉动振幅（峰-峰）为额定转矩的约0.08%；采用不斜极，负载转矩脉动振幅（峰-峰）为额定转矩的约8.5%。
图4中可知，四个磁钢组件组成一个磁极，多个磁极并列安装在转子外壳的内圆周面上。
Claims (4)
1.一种磁钢组件结构，其特征在于，包括由导磁材料制成的上表面开有凹槽的底板（1），凹槽内固定有磁钢（2），磁钢（2）外部套设有底部开口的保护盒（3）；所述底板（2）在水平面的投影呈平行四边形；底板（2）上表面在靠近一对短侧边的两端向上突起呈一对凸台，两个凸台的内侧边即为凹槽的槽边，凹槽的两条槽边均与底板（1）的两条长侧边垂直；底板（1）底面呈由一个短侧边向另一个短侧边走向的圆弧形，所述圆弧形与转子机壳（6）内圆周面相配；保护盒（3）下端与底板（1）之间固定连接。
2.如权利要求1所述的一种磁钢组件结构，其特征在于，所述磁钢组件结构在制作时，先在保护盒（3）内灌入环氧树脂，将磁钢（2）放入保护盒（3）内，待保护盒（3）与磁钢（2）粘结牢固后，再用铆钉（4）将保护盒（3）和底板（1）铆接起来，组成成磁钢组件（5），然后对磁钢组件（5）充磁后安装于转子机壳（6）的内圆周上。
3.如权利要求1或2所述的一种磁钢组件结构，其特征在于，保护盒（3）上与底板（1）两条长侧边相对应的两个侧边的底部水平向外延伸形成延伸段，延伸段与底板（1）之间通过铆钉（4）相固定连接。
4.如权利要求1或2所述的一种磁钢组件结构，其特征在于，保护盒（3）采用不锈钢或者塑料制成。
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