一种永磁交流发电机转子制造技术

本发明专利技术提供了一种永磁交流发电机转子，包括由多个冲片层叠形成的转子体，冲片的外缘投影所成的形状包括：偶数段基部曲边，偶数段凸部曲边，和连接曲边，凸部曲边与基部曲边之间通过连接曲边连接；其中，在以中心轴线的投影点为原点的直角坐标系内，凸部曲边设置在两个基部曲边之间，且偶数段基部曲边和凸部曲边均关于X轴和Y轴对称；连接曲边包括两段曲率不同的连接圆弧，且两段连接圆弧的圆心偏离中心轴线的投影点，并分别位于中心轴线的两侧。本发明专利技术提出一种永磁交流发电机转子，其在降低电压谐波总畸变率的同时，克服了电机输出功率降低以及不稳定的缺陷，从而不仅降低了电压谐波总畸变率，还保证了电机稳定的功率输出。还保证了电机稳定的功率输出。还保证了电机稳定的功率输出。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁交流发电机转子


[0001]本专利技术涉及发电机
，尤其涉及一种永磁交流发电机转子。

技术介绍

[0002]永磁电机所具有效率高，体积小的优点使其受到各行业的广泛关注。永磁电机的空载感应电压大小和波形对电机的运行效率、振动噪声、转矩波动等都有重要影响。当作为发电机并网运行或者独立运行时，对感应电压波形要求更高。表1为国家标准GB/T14549
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93《电能质量-公用电网谐波》所规定的不同电压等级下公用电网谐波电压总畸变率和各次谐波电压含有率的上限值，而永磁电机的空载感应电压谐波总畸变率一般都大于该规定。为了降低电压谐波总畸变率，目前主要采用的方法主要包括：
[0003](1)采用极数和槽数相近的分数槽绕组结构，该种结构在大型水轮发电机和低速永磁电机中常采用，在转速为3000转/分和1500转/分的场合很少采用；
[0004](2)采用斜槽或者斜极技术。该种方法可有效降低永磁电机空载感应电压的谐波总畸变率，提高电压波形正弦性，但电机制造工艺相对复杂，且在降低谐波电压的同时，基波电压同样也有所减小。此外，对于大型电机而言，斜槽和斜极会带来较大的轴向力，不利于电机运行；
[0005](3)优化转子结构。目前常规的内置式永磁电机通常采用附图1～图4的结构。图1到图3主要通过优化角度，以及在转子铁心外圆增加辅助槽，并优化辅助槽的圆周开口角度大小等措施来提高空载感应电压的正弦性。但相应的措施对空载感应电压波形谐波总畸变率的降低都很有限，难以满足国家标准GB/T14549—93的要求。在附图1～图3的基础上，公开专利CN 110048530 B通过如图4所示的结构进行空载感应电压的优化，从而降低转矩波动，但采用此结构后电机转矩降低了，影响了电机功率输出。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中所存在的不足，本专利技术提供了一种永磁交流发电机转子，其解决了现有技术中降低电压谐波总畸变率而优化转子结构后电机输出功率降低以及不稳定的问题。
[0007]根据本专利技术的实施例，一种永磁交流发电机转子，包括转子体，所述转子体由多个冲片层叠形成，所述转子体内部设有一中心孔并且定义有一通过该中心孔的中心轴线，在垂直于该中心轴线的平面内定义有以该中心轴线的投影点为原点的直角坐标系；在垂直于所述中心轴线的平面内，所述冲片的外缘投影所成的形状包括：偶数段基部曲边，偶数段凸部曲边，和连接曲边，所述凸部曲边与所述基部曲边之间通过所述连接曲边连接；其中，
[0008]在以所述中心轴线的投影点为原点的直角坐标系内，所述凸部曲边设置在两个所述基部曲边之间，且偶数段基部曲边和凸部曲边均关于X轴和Y轴对称；
[0009]所述连接曲边包括两段曲率不同的连接圆弧，且两段所述连接圆弧的圆心偏离所述中心轴线的投影点，并分别位于所述中心轴线的两侧。
[0010]优选的，在以所述中心轴线的投影点为原点的直角坐标系内，所述基部曲边的圆心与所述原点重合；第n象限内两段所述连接圆弧中，与所述基部曲边相连的连接圆弧的圆心位于与所述第n象限对角的象限内，与所述凸部曲边相连的连接圆弧的圆心位于第n象限内。
[0011]优选的，所述冲片还开设偶数个安装孔，其设置在所述中心孔的边缘与所述冲片的外缘之间。
[0012]优选的，两段所述连接圆弧的半径比为1:1.05-1:1.85之间。
[0013]优选的，偶数个所述安装孔中，相邻两个所述安装孔之间预留有加强筋。
[0014]优选的，所述凸部曲边包括圆弧，所述圆弧的圆心为所述中心轴线的投影点，所述圆弧上构造有缺口。
[0015]优选的，所述冲片上开设多个通孔。
[0016]优选的，所述通孔为圆形孔，多个所述通孔位于两个所述安装孔之间。
[0017]相比于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0018]本专利技术提出一种永磁交流发电机转子，其在降低电压谐波总畸变率的同时，克服了电机输出功率降低以及不稳定的缺陷，从而不仅降低了电压谐波总畸变率，还保证了电机稳定的功率输出。
附图说明
[0019]图1为一种现有转子结构。
[0020]图2为另一种现有转子结构。
[0021]图3为另一种现有转子结构。
[0022]图4为另一种现有转子结构。
[0023]图5为图1-图4四种转子结构的永磁体剩磁和气隙长度的分布函数。
[0024]图6为图1-图3三种转子结构所对应的感应电压波形图。
[0025]图7为图4的转子结构的感应电压波形图。
[0026]图8为电机的结构示意图。
[0027]图9为本专利技术一种实施例的冲片的结构示意图。
[0028]图10为本专利技术另一种实施例的冲片的结构示意图。
[0029]图11为本专利技术两个实施例的冲片组装成电机后的感应电压波形图。
[0030]上述附图中：101、中心轴线；301、中心孔；100、电机；10、定子；20、转子；30、转子体；31、冲片；32、基部曲边；33、凸部曲边；34、连接曲边；35、连接圆弧；35a、第一连接圆弧；35b、第二连接圆弧36、安装孔；37、通孔；38、加强筋；40、圆弧；41、缺口；c1、辅助槽1；c2、辅助槽2。
具体实施方式
[0031]下面结合附图及实施例对本专利技术中的技术方案进一步说明。
[0032]表1为国家标准GB/T14549
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93《电能质量-公用电网谐波》所规定的不同电压等级下公用电网谐波电压总畸变率和各次谐波电压含有率的上限值。
[0033][0034]表1
[0035]由法拉第电磁感应定律可知，永磁电机极数和槽数、绕组形式一定时，空载气隙磁密的波形对永磁电机空载感应电动势起着决定性影响作用。气隙磁密越正弦，空载感应电动势越正弦。根据磁路基本定律可知，在给定永磁体厚度和材料特性情况下，气隙磁密沿圆周分布函数可表示为：
[0036][0037]其中，μ0＝4π
×
10-7
H/m为真空中的磁导率；θ为圆周角度；l
pm
(θ)为永磁体厚度沿圆周分布函数；l
g
(θ)为气隙长度沿圆周分布函数；H
pm
(θ)为永磁体剩磁沿圆周方向分布函数。
[0038]对于常规结构永磁电机，磁体剩磁沿圆周方向的分布函数H
pm
(θ)为矩形波或者阶梯波。l
pm
(θ)为永磁体厚度沿圆周分布函数为矩形波或者阶梯波，其波形与H
pm
(θ)相同；不考虑开槽影响时，l
g
(θ)沿圆周方向为一常数。
[0039]图1-图3中在转子外圆增加辅助槽1和辅助槽2仅能对气隙长度的圆周分布进行较小调整，难于实现反电动势的高度正弦化。
[0040]图4采用转子外圆整体偏移转轴中心一定距离H0进行空载感应电压的正弦化设计，由于在图1-图4的永磁体剩磁和气隙长度的分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁交流发电机转子，包括转子体，所述转子体由多个冲片层叠形成，所述转子体内部设有一中心孔并且定义有一通过该中心孔的中心轴线，在垂直于该中心轴线的平面内定义有以该中心轴线的投影点为原点的直角坐标系；在垂直于所述中心轴线的平面内，所述冲片的外缘投影所成的形状包括：偶数段基部曲边，偶数段凸部曲边，和连接曲边，所述凸部曲边与所述基部曲边之间通过所述连接曲边连接；其中，在以所述中心轴线的投影点为原点的直角坐标系内，所述凸部曲边设置在两个所述基部曲边之间，且偶数段基部曲边和凸部曲边均关于X轴和Y轴对称；其特征在于：所述连接曲边包括相连的两段曲率不同的连接圆弧，且两段所述连接圆弧的圆心偏离所述中心轴线的投影点，并分别位于所述中心轴线的两侧。2.根据权利要求1所述的一种永磁交流发电机转子，其特征在于：在以所述中心轴线的投影点为原点的直角坐标系内，所述基部曲边的圆心与所述原点重合；第n象限内两段所述连接圆弧中，与所述基部曲边相连的连接圆弧的圆心位于与所述第n象限对角的象限内，与所述凸部曲边相连的连接圆弧的圆心位于第n象限...

【专利技术属性】
技术研发人员：余顺，
申请(专利权)人：重庆新颜达机电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：