本发明专利技术为了解决表贴式永磁体结构的大功率永磁同步发电机，由于过载运行、突然短路等情况下产生的退磁磁场容易使转子永磁体产生局部永久性退磁的问题，提供一种大功率的永磁同步发电机。该发电机通过在转子上至少设置使得，相邻两块永磁体沿着发电机轴向紧贴转子铁心的两条棱处退磁场强减弱的辅助机构，避免了在发电机过载运行、突然短路等非正常运行状态下转子永磁体的永久性退磁，以便保证永磁体的磁能积，同时延长发电机的寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及永磁同步发电机
，更具体地说，涉及一种转子采用表贴式永磁体结构的大功率永磁同步发电机。
技术介绍
永磁电机具有损耗低，效率高等优点，在节约能源和环境保护日益受到重视的今天，应用越来越广泛。如风机，水泵，压缩机等以连续的，恒定速度和单方向运行的应用场合，普通异步电机由于效率，功率因数等原因造成电能的浪费，正逐渐被永磁电机取代。同时，很多工业机械，其运行速度需要任意设定和调节，但速度控制精度要求不高，永磁同步电机由于体积小，高效节能等优点，正逐渐成为该场合的主要产品。目前，大功率永磁同步发电机正成为风力发电机的主流发展方向，与电励磁同步发电机相比，永磁同步发电机不需要励磁绕组和直流励磁电源，取消了容易出故障的转子上的集电环和电刷装置，成为无刷电机，不存在励磁绕组的铜损耗，比同容量的电励磁式的发电机效率高，结构更简单，运行更可靠。大功率永磁同步发电机转子的永磁体分为表贴式结构和内嵌式结构，在永磁体用量相同的情况下，表贴式永磁体结构相比内嵌式永磁体结构可提供的磁通量更大，并且漏磁更少。但由于永磁材料(例如烧结NdFeB材料)较高的温度系数有可能在发电机运行时造成永磁体产生不可逆退磁(又称失磁)，而表贴式永磁体结构相比内嵌式永磁体结构更容易产生失磁现象。比如，永磁发电机运行时产生损耗发热，使发电机的温度升高，造成永磁体工作点急剧下降，而当发电机在过载运行、突然短路等情况下，会有6 12倍额定值的电流，在发电机内产生退磁磁场，当退磁磁场强度超过一定值，永磁体局部工作点低于退磁曲线的拐点时，永磁体局部将产生不可逆退磁。对于表贴式永磁体结构的大功率永磁同步发电机由于每极永磁块体积较大，不易充磁和加工，所以通常是把每极永磁体切割为相等的多块，并且所有永磁块均勻的分在转子表面，每块永磁体之间设有一定的间距。发电机过载运行、突然短路等情况下产生的退磁磁场是非均勻的，在永磁体每极的局部区域强度较大，具体位置受磁阻大小和退磁磁场强度和本身磁场磁通工作点影响， 位于或者最临近退磁磁场强度较大区域的相邻两块永磁体间隙处由于磁阻较大，会使得该间隙两侧两块永磁体相对侧面的退磁磁场强度较大，这样，该间隙处两块永磁体相对的4 条棱处的局部工作点会容易低于退磁曲线的拐点。对于上述相邻两块永磁体远离转子轴心的两条棱处，如果退磁磁场会使得棱处的工作点低于退磁曲线拐点，采用削棱的方式进行处理，一般即可达到避免永磁体局部永久退磁的目的。而对于上述相邻两块永磁体靠近转子轴心的两条棱处，如果退磁磁场会使得棱处的工作点低于退磁曲线拐点，进行削棱处理不但不能达到避免永磁体局部永久退磁的目的，有时甚至会加剧上述两块永磁体的局部退磁。3针对上述问题，常用的解决方式是增加发电机的气隙长度或者增加永磁体的厚度。增加气隙长度是为了减弱发电机过载运行、突然短路等情况下产生的退磁磁通，但势必会对反电势，输出功率等发电机其他性能造成减弱；增加永磁体厚度是为了提高永磁体的工作点，以便提高永磁体的抗退磁能力，但势必会增加永磁体的用量，使得发电机成本增加，同时也增大了发电机的体积。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中，表贴式永磁体结构的大功率永磁同步发电机， 由于发电机过载运行、突然短路等情况下产生的退磁磁场容易使转子永磁体，尤其是相邻的某两块永磁体间隙位置，沿着发电机轴向紧贴转子铁心的两条棱处产生局部永久性退磁的问题，提供一种大功率的永磁同步发电机。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现一种大功率永磁同步发电机，转子采用表贴式永磁体结构，每极永磁体分割为相等的多块，其特征在于在转子上至少设置使得，发电机非正常运行状态下，每极产生的退磁磁场强度最大处所经过或最临近的相邻两块永磁体间隙位置，相邻两块永磁体沿着发电机轴向紧贴转子铁心的两条棱处退磁场强减弱的辅助机构。本专利技术中，所述辅助机构为开设在转子每极退磁磁场强度最大处所经过或最临近的相邻两块永磁体间隙位置的转子铁心边缘，沿转子轴向的第一凹槽。为了保证磁路的对称性和交直轴电抗的相等，相邻两第一凹槽之间中心位置的相邻两块永磁体间隙位置的转子铁心边缘，开设有沿转子轴向的第二凹槽。所述第一凹槽和第二凹槽两侧边缘与永磁体接触位置采用圆弧过渡。为了防止永磁体在长时间运行后松动，所述第一凹槽和第二凹槽中设有支撑永磁体的托架，所述托架由不导磁且不导电的材料制成。为了改善了气隙磁场的波形，减小了谐波，从而进一步减弱退磁磁场对永磁体的影响，发电机的定子槽采用半闭口槽，或者在定子槽内设置磁性槽楔。本专利技术中，所述辅助机构为设置在转子每极退磁磁场强度最大处所经过或最临近的相邻两块永磁体间隙位置的转子铁心中，沿转子轴向的永磁体，所述永磁体外部的磁场方向与退磁磁场方向相反。本专利技术中，所述辅助机构为设置在永磁外包裹整个转子的圆柱形铜套筒。本专利技术，通过至少在表贴式永磁体结构的大功率永磁同步发电机转子每极永磁体最易产生永久性退磁的区域设置削弱或者抵消退磁磁场强度的辅助机构，避免了在发电机过载运行、突然短路等非正常运行状态下转子永磁体的永久性退磁，以便保证永磁体的磁能积，同时延长发电机的寿命。说明书附图附图说明图1为现有表贴式永磁体结构的大功率永磁同步发电机的结构示意图。图2为图1发电机一极，在发电机非正常运行状态下，产生退磁磁场的示意图。图3为本专利技术第一种实施方式的结构示意图。图4为本专利技术第一种实施方式发电机一极的放大示意图。图5为本专利技术第一种实施方式设置第二凹槽的结构示意图。图6为本专利技术第一种实施方式定子采用半闭口槽的结构示意图。图7为本专利技术第一种实施方式定子槽内设置磁性槽楔的结构示意图。图8为本专利技术第二种实施方式的结构示意图。图9为本专利技术第二种实施方式发电机一极的放大示意图。图10为本专利技术第三种实施方式的结构示意图。具体实施例方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。本专利技术的主旨在解决表贴式永磁体结构的大功率永磁体同步发电机在发电机过载运行、突然短路等非正常运行状态下产生的退磁磁场会对转子永磁体产生永久性退磁的影响，提供一种可避免永磁体产生永久性退磁的大功率永磁同步风力发电机。如图1所示，本实施例中采用6极，每极分为4块大小相等的永磁体的表贴式永磁体结构的大功率永磁同步发电机进行示例，本领域技术人员可以理解的是，这并非对本专利技术的限制，对于其他极数和每极永磁体分割为不同分块数量的表贴式永磁体结构的大功率永磁同步发电机，本专利技术同样适用。参见图2，发电机该极永磁体1紧贴转子铁心2的一侧为S极，远离转子铁心2的一侧为N极，图2中箭头所示为发电机过载运行、突然短路等非正常运行状态下该极产生的退磁磁场方向，这样，当退磁磁场强度超过一定值，永磁体1局部工作点低于退磁曲线的拐点时，永磁体局部将产生不可逆退磁。根据永磁电机的基本原理，转子相邻两极永磁体1的磁场方向是不同的，那么除了图2所示的退磁情况外，还有另外一种退磁情况。例如，与图2所示的一极相邻两极转子的永磁体1紧贴转子铁心2 —侧为N极，远离转子铁心2 —侧为S极，那么发电机过载运行、突然短路等非正常运行状态下上述两极产生的退磁磁场方向也将与图2所示一极产生的退磁磁场方向不同，将指向远离转子轴心的方向。本领域技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．大功率永磁同步发电机，转子采用表贴式永磁体结构，每极永磁体分割为相等的多块，其特征在于：在转子上至少设置使得，发电机非正常运行状态下，每极产生的退磁磁场强度最大处所经过或最临近的相邻两块永磁体间隙位置，相邻两块永磁体沿着发电机轴向紧贴转子铁心的两条棱处退磁场强减弱的辅助机构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄越，周俊，
申请(专利权)人：东元总合科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：86
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