永磁体转子制造技术

一种永磁体转子，包括被配置为用于围绕中心旋转轴线旋转的转子主体，并且还包括主要永磁体，主要永磁体在轴向剖面大致为矩形，并被嵌入转子主体中，并且被设置为相对于通过主要磁体的中心延伸的径向平面倾斜，以便具有圆周的磁性定向。主要磁体具有内部端和外部端，外部端被设置在转子的外部圆周的气隙附近，并且磁性传导材料的外部桥在主要磁体的外部端与转子的外部圆周之间形成。辅助磁体被设置在主要磁体的外部端附近以使外部桥磁性地饱和。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】永磁体转子本申请要求于2012年6月29日提交的第12 382 260.3号欧洲专利申请以及于2012年8月29日提交的第61/694，575号美国临时专利申请的利益。本公开涉及用于电机的永磁体转子。本公开还涉及特别适用于风力涡轮机的永磁体发电机转子，并涉及包括这种永磁体发电机转子的风力涡轮机。
技术介绍
电机，诸如具有带有永磁体的转子的马达和发电机是公知的。通常认为这些电机很可靠，并且所需维护也少于其他发电机拓扑结构。 现代风力涡轮机普遍用于为电网提供电力。这种类型的风力涡轮机通常包括具有转子毂(rotor hub)和多个叶片的转子。转子被设置为在叶片上的风的影响下旋转。转子轴的旋转或者直接驱动发电机转子(“直接被驱动”)或者通过使用变速箱驱动发电机转子。特别是对于离岸风力涡轮机，通常选择采用永磁体的直接驱动系统。 这种直接驱动风力涡轮发电机的直径可为例如6至8米，其长度可为例如2至3米。可能需要通过例如螺丝接合或粘合将数百个磁体附接至转子的圆周。应理解的是，这个制造过程可能很麻烦。 另外，如果一个或多个磁体被损坏并需要进行更换，那么接近这些磁体可能较复杂(特别是大尺寸发电机)，以使得维护可以变得成本很高。 永磁体可以由例如AlNiCo钢(招-镍-钴)或诸如钕(NdFeB)或衫-钴的稀土磁性材料制成。这些材料可能相对昂贵。出于这个理由，永磁体具有所需的最小尺寸以及将转子的永磁体的磁通量的损失降至最低很重要。 在电机中，部件的冷却通常是重要要求。可通过转子的旋转生成冷却空气流。在一些实施中，可通过专用风扇提供附加冷却空气流。另外，在一些实施中，可提供液体冷却回路。并入冷却回路可以使大型永磁体发电机的组装和制造更复杂。可能需要钻多个径向冷却孔。这些径向孔可使制造和组装复杂化并通常不会导致均匀冷却。 然而，发电机的尺寸和类型并不限于离岸应用，甚至并不只限于风力涡轮机领域。可以在例如蒸汽涡轮机和水力涡轮机中发现遭遇相同问题和/或具有相同复杂化的相当尺寸的发电机。同样，相对大的永磁体马达也可能具有相同或类似的问题。
技术实现思路
在第一方面，本专利技术提供一种用于具有定子、转子以及气隙的电机的永磁体转子，其中，气隙被设置在转子的外部圆周与定子的外部圆周之间。转子具有被配置为用于围绕中心旋转轴线旋转的转子主体，并且还包括主要永磁体，主要永磁体在轴向剖面大致为矩形并被嵌入转子主体中，并且被设置为相对于通过主要磁体的中心延伸的径向平面倾斜，以便具有圆周的磁性定向。主要磁体具有内部端和外部端，主要磁体的外部端被设置在转子的外部圆周的气隙附近，并且在主要磁体的外部端与转子的外部圆周之间形成磁性传导材料的外部桥，辅助磁体被设置在主要磁体的外部端附近以使外部桥磁性地饱和。 在本专利技术的该方面，相对于局部径向平面倾斜的磁体设置导致有益的动力和扭矩特性。此外，通过由辅助磁体产生的磁场提供的、在主要磁体和转子的外部圆周之间的磁性饱和，磁通量的损失降到最小。因而，永磁体的磁通量都被从转子导引向定子。 在本文中，轴向剖面可以被限定为具有垂直于转子的旋转轴线的平面的剖面。轴向方向可以被限定为与转子的旋转轴线重合或与转子的旋转轴线平行的方向。 转子的外部圆周可以被限定为界定转子与定子之间的气隙的转子的圆周。在这个意义上，或者转子可围绕定子，或者定子可围绕转子。 在一些实施方式中，辅助磁体可以由与主要磁体不同的材料制成。辅助磁体的材料可以比用于永磁体的材料成本更低。 在一些实施方式中，磁性材料的内部桥可在主要磁体的内部端和非磁性材料的部分之间形成，其中，辅助磁体被设置在主要磁体的内部端附近以使内部桥磁性地饱和。在这些实施方式中，磁通量的损失可以进一步降低。 在一些实施方式中，转子主体可包括边缘以及被设置在边缘的外部圆周或内部圆周上的多个永磁体模块，其中，永磁体模块中每一个均都大体沿轴向方向延伸，并大大致具有恒定的轴向剖面，并具有适于被固定至发电机转子的边缘的基础部、一个或多个轴向行的永磁体和一个或多个行的辅助磁体的以及一个或多个极片。在这些使用模块的实施方式中便于进行组装和维护。对于维修和制造两者，可相对容易地将磁体的模块能够插入适当的位置或移除磁体的模块。在可替代的实施方式中，永磁体可以被嵌入更坚硬的转子芯中，该转子芯从轴延伸至外部圆周(在定子围绕转子的情况下)。 在一些实施方式中，永磁体模块中的一个或多个可包括两个轴向行的主要磁体。所有模块在机械方面均可大体相同，即，除了磁体的磁化之外，所有模块均可相同。因而，发电机转子的组装可被简化。在其他实施方式中，模块中每个都可包括4个轴向行的主要磁体。在这些情况下，模块可大体相同。在可替代的实施方式中，可使用具有单个行的永磁体的模块。所有模块不一定相同。轴向行的磁体可以包括单个磁体，或轴向定位在彼此后面的两个或更多磁体。 在一些实施方式中，永磁体模块的基础部和极片可一体形成，并且磁体可被嵌入永磁体模块中。如果基础部和极片在轴向剖面中一体形成(即，基础部和极片形成整体件)，那么可降低用于模块的制造公差。 在一些实施方式中，转子可包括用于将永磁体模块固定至转子边缘的多个锚固件，其中，永磁体模块包括具有底部表面和两个轴向延伸的侧表面的基础部，底部表面适于被安装至转子边缘的内部圆周或外部圆周，并且永磁体模块的基础部的两个侧表面每个都包括轴向延伸的槽，其中，锚固件的形状适合相邻永磁体模块的轴向延伸槽。可选地，这些锚固件可大致为T形。 在这些实施方式中，提供了在转子边缘上安装模块的具体简单方法。首先，可将锚固件松动地附接至转子边缘。在放置模块之后，可把紧锚固件并且可与模块的基础部相接口 ο 在又一方面，本公开提供了一种风力涡轮机，该风力涡轮机包括具有大致如上文描述的转子的发电机。在一些实施方式中，该风力涡轮机可为直接驱动的风力涡轮机。具体地，该风力涡轮机可为离岸直接驱动风力涡轮机。在其他实施中，该风力涡轮机可包括带有变速箱的传动系。 在本领域技术人员审阅说明书后，本专利技术实施方式的其他目的、优点和特征将变得明显，或者可通过本专利技术的实践来获知。 【附图说明】 在下文中，将参照附图通过非限制性示例的方式描述本专利技术的【具体实施方式】，在附图中: 图1a至图1c示出了具有永磁体转子的电机，本专利技术的实施方式可被并入其中； 图2a和图2b示出了具有永磁体转子的另一电机，本专利技术的实施方式可被并入其中； 图3示出了本专利技术的实施方式； 图4示出了根据本专利技术另一实施方式的永磁体模块的轴向剖面图； 图5示出了根据本专利技术又一实施方式的永磁体模块的轴向剖面图；以及 图6a至图6b示意性地示出了根据本专利技术更多实施方式的转子。 【具体实施方式】 图1a示意性地示出了电机(例如，风力涡轮机的发电机)的永磁体转子的外部边缘区域。在本示例中的转子可包括边缘(rim)90以及附接至边缘90的径向外周的多个模块100。使用模块可便于组装和修理，具体为大型发电机的组装和修理，诸如可在直接驱动风力涡轮机中找到的发电机。 每个模块100均可包括分别设置在基础部130上的第一主要永磁体110和第二主要永磁体120。基础部130具有剖面大体为等腰三角形的上部，其中，永磁体沿该三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于具有定子、转子以及气隙的电机的永磁体转子，所述气隙被设置在所述转子的外部圆周与所述定子的外部圆周之间，所述转子包括被配置为围绕中心旋转轴线旋转的转子主体，并且还包括：主要永磁体，所述主要永磁体的轴向剖面大致为矩形，并且所述主要永磁体被嵌入所述转子主体中，并且被设置为相对于通过所述主要磁体的中心延伸的径向平面倾斜，以便具有圆周的磁性定向，其中，所述主要磁体具有内部端和外部端，所述主要磁体的外部端被设置在所述转子的外部圆周的气隙附近，并且在所述主要磁体的外部端与所述转子的外部圆周之间形成磁性传导材料的外部桥，其中，辅助磁体被设置在所述主要磁体的外部端附近以使所述外部桥磁性地饱和。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.29 EP 12382260.3;2012.08.29 US 61/694,5751.一种用于具有定子、转子以及气隙的电机的永磁体转子，所述气隙被设置在所述转子的外部圆周与所述定子的外部圆周之间， 所述转子包括被配置为围绕中心旋转轴线旋转的转子主体，并且还包括: 主要永磁体，所述主要永磁体的轴向剖面大致为矩形，并且所述主要永磁体被嵌入所述转子主体中，并且被设置为相对于通过所述主要磁体的中心延伸的径向平面倾斜，以便具有圆周的磁性定向，其中， 所述主要磁体具有内部端和外部端，所述主要磁体的外部端被设置在所述转子的外部圆周的气隙附近，并且在所述主要磁体的外部端与所述转子的外部圆周之间形成磁性传导材料的外部桥，其中， 辅助磁体被设置在所述主要磁体的外部端附近以使所述外部桥磁性地饱和。2.如权利要求1所述的永磁体转子，其中，外部冷却通道被设置在所述主要磁体的外部端附近。3.如权利要求2所述的永磁体转子，其中，所述外部冷却通道被设置在所述主要磁体的外部端与所述外部桥之间。4.如权利要求1至3中任一项所述的永磁体转子，其中，在所述主要磁体的内部端与非磁性材料的部分之间形成所述磁性传导材料的内部桥，其中 所述辅助磁体被设置在所述主要磁体的内部端附近以使所述内部桥磁性地饱和。5.如权利要求4所述的永磁体转子，其中，内部冷却通道被设置在所述主要磁体的内部端附近。6.如权利要求5所述的永磁体转子，其中，所述内部冷却通道被设置在所述主要磁体的内部端与非磁性材料的部分之间。7.如上述权利要求中任一项所述的永磁体转子，其中，所述辅助磁体比所述主要磁体小。8.如上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赛萨尔·穆尼兹凯撒斯，
申请(专利权)人：西班牙阿尔斯通可再生能源有限公司，
类型：发明
国别省市：西班牙;ES