尤其用于風力渦輪的同步發電機制造技術

本發明專利技術涉及尤其用于風力渦輪的同步發電機(10)，其包括轉子(11)，其圍繞機器軸線(28)旋轉并且由具有定子繞組(20)的定子(19)同心地環繞，由此多個永磁體(16)和極片(17)交替布置在轉子(11)的邊緣處，其中永磁體(16)定向在基本切向方向上。發電機的轉矩和功率特征由交替的極片(17)和成對永磁體(16)而改善，由此永磁體(16)在軸向方向上各具有長方形截面，極片(17)在軸向方向上各具有對稱梯形截面，其中梯形的對稱平面通過機器軸線(28)并且平行側中的更大側位于外部，并且各對永磁體中的兩個永磁體(16)依靠中間楔塊(15)而彼此分開，該中間楔塊(15)在它的截面方面對應于梯形極片(17)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及最小化轉子通量泄漏和最大化磁體效率兩者。在本專利技術中，ー個梯形磁體由兩個更小的長方形磁體替換。這兩個磁體定位在由磁鋼制造的大概三角形楔塊的兩側上。該中間楔塊可直接地位于轉子輪上，即使轉子輪由磁鋼制造，這是因為沒有通量泄漏可在該位置處發生。中間楔塊可直接地制造為轉子輪的部分，或者可通過焊接或通過機械固定而組裝在轉子上。因而，最小化在轉子中的泄漏通量，以及用于磁體的改善的制造性和更好的空氣冷卻可能性。具有交替的永磁體和磁性極片的橫向永磁體構造被使用。永磁體通過組裝兩個長方形永磁體和在中間的磁鐵楔塊而實現。兩個長方形磁體和中間楔塊的組因此插入在梯形成形的通量集中極片之間。中間金屬片可集成在轉子中或者作為分開部分而制造。由于這種設計，轉子環可以以數個部分而制造。具有兩個長方形永磁體和在中間的金屬三角形楔塊的這種布置導致最佳形狀，以最大化電磁通量(并且因此永磁體的利用)并且最小化在轉子中的損耗。最小化在轉子中 的泄漏通量，這是因為用于磁通量的最短路徑(在泄漏的情況下)相比于其它構造增加。另外，相比于梯形磁體的磁化，長方形永磁體的磁化更有效并且更容易。根據本專利技術的實施例，中間楔塊由磁鐵制造。根據本專利技術的另ー實施例，永磁體安裝在柱形磁體支撐件上，并且中間楔塊各為磁體支撐件的集成部分。根據本專利技術的另ー實施例，柱形磁體支撐件由多個柱體分段而裝配在一起。根據本專利技術的另ー實施例，帶有它們的鄰接的永磁體的極片各依靠中間非磁性條帶與磁體支撐件分開。根據本專利技術的另ー實施例，中間非性磁條帶由加強的環氧材料制造。根據本專利技術的另ー實施例，極片尤其依靠非磁性螺釘和螺栓而可移除地安裝在磁體支撐件上。根據本專利技術的另ー實施例，中間楔塊在它們的尖端處具有軸向延伸的鎖定軌道，其將鄰接的永磁體鎖定到磁體支撐件，即便它們退磁。根據本專利技術的又一個實施例，轉子的外徑在鄰近極片之間減小，由此產生軸向延伸的冷卻通路，用于尤其為空氣的冷卻氣體流。附圖說明本專利技術現將依靠不同實施例并且參考附圖而更詳細地解釋。圖I以透視側視圖示出根據本專利技術的優選實施例的同步機器的轉子的部分； 圖2以透視側視圖示出根據圖I的機器的轉子和定子的布置的部分； 圖3示出根據圖I或2的、在機器中的中間楔塊的兩側上的永磁體的磁定向； 圖4示出帶有用于固定極片的裝置的、根據圖I或2的機器的磁體支撐件的部分； 圖5以從外部的透視圖示出根據圖I或2的機器的磁體支撐件的柱體分段； 圖6以從內部的透視圖示出相同柱體分段； 圖7示出具有簡單截面外形的中間楔塊； 圖8示出帶有具有額外鎖定能力的改善的截面外形的中間楔塊； 圖9示出在圖8的中間楔塊的兩側上的永磁體的布置。具體實施例方式圖I以透視側視圖示出根據本專利技術的優選實施例的同步機器的轉子的部分。圖I的同步機器10包括轉子11，其圍繞機器軸線28旋轉。如圖2所示，轉子11由裝備有定子繞組20的定子19同心地環繞。多個永磁體16和極片17以特殊的交替布置而布置在轉子11的邊緣處。永磁體16定向成它們的磁化方向在基本切向方向上(見圖3)。永磁體16在軸向方向上延伸并且在軸向方向上各具有長方形截面。極片17和成對的兩個永磁體16交替。可在軸向方向上再分的極片17在軸向方向上各具有對稱的梯形截面，其中梯形的對稱平面通過機器軸線28。梯形的兩個平行側中的更大側位于外部。各對永磁體中的兩個永磁體16依靠中間楔塊15 (見圖3)彼此分開，該中間楔塊15在它的截面方面對應于梯形極片17。由于成對永磁體16和極片17的這種構造，故極片17之間的電磁通量具有由圖3中的彎曲箭頭指示的彎曲特征。具有兩個長方形永磁體16和在中間的金屬三角形楔塊15的這種布置導致最佳形 狀，以最大化電磁通量(并且因此永磁體的利用)并且最小化在轉子11中的損耗。最小化在轉子11中的泄漏通量，這是因為用于磁通量的最短路徑(在泄漏的情況下)相比于其它構造增加。另外，相比于梯形磁體的磁化，長方形永磁體16的磁化更有效并且更容易。因而，盡管在具有橫向永磁體的傳統轉子設計中，磁鋼極片在相反極性的兩個永磁體之間使用為磁通量集中器，但是根據本專利技術，磁鋼極片也在相同極性的成對永磁體之間使用(見圖3)。磁鋼通量集中極片17具有梯形形狀。如可在圖2中觀察到，永磁體16在轉子11內安裝在柱形磁體支撐件14上。磁體支撐件14依靠多個徑向輻條13而連接到轉子芯12(圖I)。磁體支撐件14可由多個柱體分段或區段14a裝配在一起，這在圖5和6中示出。該構造允許由區段制造轉子11。各分段可制造例如為模塊化的鐵鑄件或為鋼焊接零件。分段14a可由在內側上的多個周向肋條25而加強。各分段具備兩個連接面26用于連接到轉子11的輻條13。該轉子模塊化的結構對多兆瓦直接驅動式發電機應用而言為特別有用的。磁性地連接到各對永磁體中的永磁體16兩者的中間楔塊15在徑向方向上從磁體支撐件14或柱體分段14a的外側延伸。有利地，它們-如圖5和6所示-為磁體支撐件14或柱形分段14a的集成部分。在通量集中極片17下面的轉子11中的通量泄漏通過利用在下面的非磁性條帶或楔塊18 (見圖2和3)而減小。這些非磁性條帶或楔塊18對于將磁體或鋼件機械地固定在轉子主體上而言為必需的。它們可由例如玻璃纖維復合材料和環氧樹脂制造。不再需要中間非磁性環。僅僅通量集中極片17需要與轉子磁性隔絕。關于橫向永磁體轉子構造的一個結構問題經常為磁體的固定。因為在現有技術方案中需要非磁性環在金屬轉子和磁體之間，磁體的電磁力可用于固定，并且因此需要精確的組裝エ藝，以確保磁體的足夠精準的安放。本專利技術允許將永磁體16通過電磁力直接地固定在金屬中間楔塊或三角形15上。磁體安放的精準度由中間楔塊15的合適對齊而導致。中間楔塊15在兩側上吸引磁體并且因此它們為自支撐的。最后，在精準安放已實現時，通量集中極片17被插入。極片17利用放入到相應開孔(圖5中的23)內的非磁性螺釘、和擱置在磁體支撐件14的內面上的非磁性螺栓(圖4中的24)而固定在轉子11上。在轉子11的極片17和磁體支撐件14之間的非磁性條帶18也利用這些螺釘和螺栓固定。某些粘接劑可在支撐件14和非磁性條帶18之間使用，以緊固機器組件。另外，極片17的固定使用為用于永磁體16的ニ級固定和鎖定裝置。磁體的這種機械固定在退磁的情況下帶來安全。如圖8和9所示，中間楔塊15’可在它們的尖端處具有軸向延伸的鎖定軌道27，其將鄰接的永磁體16鎖定到永磁體支撐件，即便它們退磁。因而，鎖定軌道27幫助實現目的，即⑴有利于永磁體組裝、和⑵參與永磁體16在轉子11上的固定，由此，特別地，軌道27當磁體退磁時將磁體鎖定在轉子上。最后，極片的永磁體組件的形狀(其中轉子11的外徑在相鄰極片17之間減小)導致在轉子和定子之間的最小空氣間隙(如同在傳統設計中)，但是額外提供在永磁體16和定子19之間的更大的間隙或容積。該額外的容積提供額外的截面或冷卻通路22用于空氣在空氣間隙中軸向流動，以供給定子徑向通氣孔。因而它改善定子的通氣。它還改善永磁體16的空氣冷卻。部件列表 10同步發電機11轉子12轉子芯13輻條 14磁體支撐件(轉子環) 14a柱體分段 15,15’中間楔塊(金屬的)16永磁體17極片18非磁性條帶19定子本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：C斯馬德賈，
申請(專利權)人：法國阿爾斯通水力股份公司，
類型：
國別省市：