用于在电动机械中进行永磁连接的方法和设备技术

一种用于在永磁电动机械，例如风力发电机中安装和拆卸永磁体的设备和方法。磁体固定器安装在磁体运载结构，例如转子上。在装配好所述电动机械之后，永磁体可插到所述磁体固定器中并可从所述磁体固定器中拆卸下来。这样，永磁体便可通过干涉配合安装到所述磁体运载结构上，而无需使用螺栓或粘合剂，从而有助于装配和拆卸，以便于维护和维修。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及永磁机械的领域，例如，风力发电机。具体而言，本专利技术的电机实施例涉及一种用于在永磁电动机或发电机的转子结构内安装和容纳永磁体的固定器。
技术介绍
永磁(“PM”)电动机械利用永磁体将旋转输入转换成电或将电输入转换成旋转运动。一个实例是用风能发电的风力发电设备(“WPU”)。通常情况下，PM发电机或电动机具有三个部件。第一部件是定子，它是圆柱形外壳，用于容纳在发电期间保持不动的电绕组。第二部件是转子，它是可旋转组件，包含相对于所述定子自旋的永磁体。转子与定子之间的相对运动会产生运动磁场，从而在定子电绕组中感生电流，进而发电。第三部件，例如轴，相对于定子以旋转的方式支撑转子，从而使这两者相对于彼此旋转。 安装。尽管在装配过程的初期安装磁体较为方便，但高强度永磁体的出现会使装配和安装过程的后期变得不方便且危险。这种情况出现的原因是，随后的装配和安装步骤需要使用会受到永磁体强烈吸引的铁磁材料并且在所述铁磁材料附近进行运输。此外，装配定子和转子的过程可能更为困难，因为机械空隙处的间隔紧密，而且转子与定子之间的磁力较高。由于WPU的位置偏远而且定位在高塔架的顶端，因此，磁体的此类装配使WPU的野外维修和保养变得尤为复杂。永磁体通常使用直接固定到磁体的螺栓或其他类似的机械构件而紧固在PM机械内。尽管用螺栓将磁体固定到转子确实牢固地紧固了磁体，但用螺栓进行固定也使在维护过程中拆卸磁体变得困难，例如，需要拆开发电机才能拆卸螺栓。直接用螺栓固定磁体还会除掉磁性材料。除掉磁性材料会改变磁通量特性，从而改变发电。此外，除掉磁性材料且使用螺栓的风险在于，在发电机装配或维护期间会损坏磁体，因为在磁体上施加有应力。这些因素增加了维护PM电动机械，尤其是野外WPU所需的努力和费用。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施例包括用于在PM电动机械内固定磁体以及装配发电机，包括在发电机组件以其他方式完成之后在其内固定永磁体的方法、系统和设备。在根据本专利技术的实施例固定磁体时，可根据需要拆卸和替换所述磁体，从而简化维护过程。在一项示例性实施例中，结合磁体安装表面和磁体来设置安装于PM机械中的磁体固定器的配置和大小，以与所述磁体进行干涉配合。附图说明为了说明本专利技术，附图描绘了本专利技术的一项或多项实施例的各方面内容。然而，应理解，本专利技术并不限于附图所示的具体布置和工具，其中图IA为WPU的正视图IB为WPU的侧视图；图2A为可用于WPU的发电机的截面示意图；图2B为可用于WPU的发电机的示意图；图3A为磁体固定器的等距视图；图3B为安装在转子上的磁体固定器的端视图；图3C为磁体固定器的一项替代性实施例的截面不意图；图3D为用于安装磁体固定器的一项替代性实施例的局部细节图；图4为永磁体段的等距视图； 图5为设置于转子表面上的磁体固定器内的永磁体段的局部截面图；图6为WPU发电机组件的等距视图；以及图7为用来通过磁体入口小门将磁体插入所装配的WPU发电机的部件的等距视图。具体实施例方式如下文所示，就装配好机械后永磁体插入电动机械的位置和方式而言，实施本专利技术的方法、系统和设备的示例性实施例可变化。尽管下文呈现了许多特定实例来说明本专利技术的宽度，但所属领域的技术人员应了解本专利技术可具有大量的变化。仅出于说明的目的，本文参考WPU实施例来描述本专利技术的实施例。如图IA和图IB所示，WPU 100具有由表面108支撑的塔架104、连接到轮毂116的三个机翼(“叶片”)112A-C、发电机120以及机舱124。塔架104使叶片112A-C升高到表面108以上足够高的位置，以接近风流，所述风流足够强烈和稳定，从而转动叶片以发电。尽管图IA和图IB所示的实例具有三片叶片，但其他设计可具有额外的叶片或更少的叶片。发电的方法是，经由轮毂和旋转支撑结构，例如轴，将转子连接到叶片而且使转子与定子进行相对旋转。如图2A和图2B所示，示例性发电机120包括安置在定子204内的转子208。未图示的其他实例可将定子置于转子内。磁体安装在磁体运载结构上，例如转子或定子上，具体取决于特定的设计。在此处所说明的实施例中，永磁体216经由固定器400(下文描述)而安装在转子208的表面上。转子208通过旋转支撑结构(在此实例中为轴212)进行旋转。电绕组220连接到磁芯(core) 224，磁芯224布置在定子204的内圆周的周围。如上文所述，由风施加在叶片112A-C上的力会旋转轮毂116，且在此实例中，旋转轴212。轴212旋转时便会旋转转子208。设置在旋转转子208上的永磁体216的旋转会在周围的电绕组220中感生电流。旋转的磁体必须牢固地紧固到转子。根据本专利技术的实施例，磁体固定器用于通过干涉配合来固定磁体。磁体固定器中的干涉配合可提供偏置力，从而将磁体固定在所述固定器内。在图3A所示的本专利技术的一项示例性实施例中，磁体固定器400具有纵向延伸侧402，所述侧由闭合顶部406连接，以构成打开底部404和相对的开口端408。或者，磁体固定器404的一端可闭合。边缘法兰412可沿着每侧402的下边缘形成，从而有助于安装所述固定器，如下文所述。磁体固定器400可由奥氏体不锈钢或任意非铁磁材料，例如陶瓷、塑料、玻璃纤维，或其他复合材料制成。如图3B所示，通过使用被螺栓向下固定在边缘法兰412上的U形夹杆428，一连串的固定器400可安装在转子208上。可使用其他合适的固定构件，例如直接固定到转子的焊接侧402。在其他实例中，固定器400上的薄片420可插到转子208上的槽430中，以固定所述固定器，如图3D所示。结合固定器400在转子208上的安装高度所选择的固定器400的大小可用于使永磁体216、磁体固定器与转子之间进行干涉配合。因此，在一项示例性实施例中，转子表面210与闭合顶部406之间的距离小于永磁体的截面高度。下文提供的一个说明性实例描述一组可能的大小，以进行此类干涉配合。所属领域的技术人员可根据本文中的教示来确定其他合适的大小。形成于顶部406中的可选纵面432可促进磁体固定器400弯曲，从而在维护可靠的干涉配合时易于插入磁体。安装在转子208上的永磁体216可分成多个段216'，以便轻易进行安装和处理。图4说明了此类示例性实施例。永磁体段216'可为钕合金永磁体。其他实施例可由任意合适的磁性材料制成，包括铁、铁合金以及稀土元素合金。磁体形状可经设计以通过调整暴露于定子绕组的磁通量密度来尤其优化发电。磁体形状也可适于通过定子背板308 (见图6)中的入口小门304而插到磁体固定器400中，从而可在进行初始装配之后，在野外进行维护和维修。由于需要确保干涉配合，因此磁体和磁体固定器通常要彼此相结合。在此示例性实施例中，永磁体段216'的正方形平面周长的长度为E，而且凸形顶部表面的高度为F 且半径为R。永磁体段216'截面和平面周长的其他示例性实施例包括正方形、矩形、梯形、椭圆形平面周长，以及具有半圆或倒角边缘的磁体。在一个非限制性实例中，参考图3B和图4，磁体和磁体固定器组合时可具有以下大小磁体高度可为大约21毫米，而磁体内部的覆盖高度可为大约18. 5毫米。在此实例中，磁体段216'所在的表面比边缘法兰412所在的转子表面中的相邻通道高约I毫米。在此布置中，点Z(图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.08.18 US 12/543,1531.一种用于在电动机械中安装永磁体的方法，其包括 将磁体固定器安装到磁体运载结构上，所述磁体固定器具有顶部以及具有第一开口端的侧； 结合磁体来设置所述磁体固定器的大小，从而使所述磁体固定器、磁体与所述磁体运载结构之间进行干涉配合； 使所述磁体通过所述第一开口端滑动到所述固定器中；以及 使用所述固定器，通过所述磁体运载结构、所述磁体与所述磁体固定器之间的干涉配合来固定所述磁体。2.根据权利要求I所述的方法，其中所述安装包括将所述磁体固定器焊接到所述磁体运载结构。3.根据权利要求I所述的方法，其中所述安装包括用螺栓将所述磁体固定器固定到所述磁体运载结构。4.根据权利要求I所述的方法，其中所述安装包括用夹具将所述磁体固定器固定到所述磁体运载结构。5.根据权利要求I所述的方法，其中所述安装包括在所述磁体运载结构的槽内将所述磁体固定器安装到所述磁体运载结构。6.根据权利要求I所述的方法，其中所述磁体运载结构包括转子。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述电动机械包括风力发电设备。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述风力发电设备安装在塔架上，而且在所述塔架上执行所述设置大小和固定步骤。9.根据权利要求I所述的方法，其中所述滑动包括将加载夹具(loadingfixture)固定到所述转子；将磁体置于所述加载夹具中；以及迫使所述磁体从所述加载夹具进入所述磁体固定器。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述加载夹具包括螺钉驱动式柱塞，以迫使所述磁体进入所述磁体固定器。11.根据权利要求9所述的方法，其中所述加载夹具包括液压驱动式柱塞，以迫使所述磁体进入所述磁体固定器。12.根据权利要求9所述的方法，其中所述加载夹具包括气动驱动式柱塞，以迫使所述磁体进入所述磁体固定器。13.根据权利要求9所述的方法，其中所述加载夹具包括电驱动式柱塞，以迫使所述磁体进入所述磁体固定器。14.根据权利要求9所述的方法，其中所述滑动进一步包括在进行所述迫使动作之前，将所述加载夹具与所述磁体固定器对准。15.根据权利要求I所述的方法，其中所述磁体设于磁体段中，而且所述滑动包括将多个磁体段推送到所述磁体固定器中。16.根据权利要求I所述的方法，其中所述磁体固定器具有第二开口端，所述方法进一步包括通过所述磁体固定器第二开口端拆卸所述磁体，以便于维护或替换。17.—种用于在电动机械中将永磁体固定到磁体安装表面的磁体固定器,其中所述磁体具有高度、宽度和长度，所述磁体固定器...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·S·皮尔斯，彼得·P·蒙戈奥，乔纳森·A·林奇，托马斯·D·科勒，保罗·A·史密斯，
申请(专利权)人：北方能量系统效用率公司，
类型：发明
国别省市：