尤其用于风力涡轮的同步发电机制造技术

本发明专利技术涉及尤其用于风力涡轮的同步发电机(10)，其包括转子(11)，其围绕机器轴线(28)旋转并且由具有定子绕组(20)的定子(19)同心地环绕，由此多个永磁体(16)和极片(17)交替布置在转子(11)的边缘处，其中永磁体(16)定向在基本切向方向上。发电机的转矩和功率特征由交替的极片(17)和成对永磁体(16)而改善，由此永磁体(16)在轴向方向上各具有长方形截面，极片(17)在轴向方向上各具有对称梯形截面，其中梯形的对称平面通过机器轴线(28)并且平行侧中的更大侧位于外部，并且各对永磁体中的两个永磁体(16)依靠中间楔块(15)而彼此分开，该中间楔块(15)在它的截面方面对应于梯形极片(17)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及最小化转子通量泄漏和最大化磁体效率两者。在本专利技术中，ー个梯形磁体由两个更小的长方形磁体替换。这两个磁体定位在由磁钢制造的大概三角形楔块的两侧上。该中间楔块可直接地位于转子轮上，即使转子轮由磁钢制造，这是因为没有通量泄漏可在该位置处发生。中间楔块可直接地制造为转子轮的部分，或者可通过焊接或通过机械固定而组装在转子上。因而，最小化在转子中的泄漏通量，以及用于磁体的改善的制造性和更好的空气冷却可能性。具有交替的永磁体和磁性极片的横向永磁体构造被使用。永磁体通过组装两个长方形永磁体和在中间的磁铁楔块而实现。两个长方形磁体和中间楔块的组因此插入在梯形成形的通量集中极片之间。中间金属片可集成在转子中或者作为分开部分而制造。由于这种设计，转子环可以以数个部分而制造。具有两个长方形永磁体和在中间的金属三角形楔块的这种布置导致最佳形状，以最大化电磁通量(并且因此永磁体的利用)并且最小化在转子中的损耗。最小化在转子中 的泄漏通量，这是因为用于磁通量的最短路径(在泄漏的情况下)相比于其它构造增加。另外，相比于梯形磁体的磁化，长方形永磁体的磁化更有效并且更容易。根据本专利技术的实施例，中间楔块由磁铁制造。根据本专利技术的另ー实施例，永磁体安装在柱形磁体支撑件上，并且中间楔块各为磁体支撑件的集成部分。根据本专利技术的另ー实施例，柱形磁体支撑件由多个柱体分段而装配在一起。根据本专利技术的另ー实施例，带有它们的邻接的永磁体的极片各依靠中间非磁性条带与磁体支撑件分开。根据本专利技术的另ー实施例，中间非性磁条带由加强的环氧材料制造。根据本专利技术的另ー实施例，极片尤其依靠非磁性螺钉和螺栓而可移除地安装在磁体支撑件上。根据本专利技术的另ー实施例，中间楔块在它们的尖端处具有轴向延伸的锁定轨道，其将邻接的永磁体锁定到磁体支撑件，即便它们退磁。根据本专利技术的又一个实施例，转子的外径在邻近极片之间减小，由此产生轴向延伸的冷却通路，用于尤其为空气的冷却气体流。附图说明本专利技术现将依靠不同实施例并且參考附图而更详细地解释。图I以透视侧视图示出根据本专利技术的优选实施例的同步机器的转子的部分； 图2以透视侧视图示出根据图I的机器的转子和定子的布置的部分； 图3示出根据图I或2的、在机器中的中间楔块的两侧上的永磁体的磁定向； 图4示出带有用于固定极片的装置的、根据图I或2的机器的磁体支撑件的部分； 图5以从外部的透视图示出根据图I或2的机器的磁体支撑件的柱体分段； 图6以从内部的透视图示出相同柱体分段； 图7示出具有简单截面外形的中间楔块； 图8示出带有具有额外锁定能力的改善的截面外形的中间楔块； 图9示出在图8的中间楔块的两侧上的永磁体的布置。具体实施例方式图I以透视侧视图示出根据本专利技术的优选实施例的同步机器的转子的部分。图I的同步机器10包括转子11，其围绕机器轴线28旋转。如图2所示，转子11由装备有定子绕组20的定子19同心地环绕。多个永磁体16和极片17以特殊的交替布置而布置在转子11的边缘处。永磁体16定向成它们的磁化方向在基本切向方向上(见图3)。永磁体16在轴向方向上延伸并且在轴向方向上各具有长方形截面。极片17和成对的两个永磁体16交替。可在轴向方向上再分的极片17在轴向方向上各具有对称的梯形截面，其中梯形的对称平面通过机器轴线28。梯形的两个平行侧中的更大侧位于外部。各对永磁体中的两个永磁体16依靠中间楔块15 (见图3)彼此分开，该中间楔块15在它的截面方面对应于梯形极片17。由于成对永磁体16和极片17的这种构造，故极片17之间的电磁通量具有由图3中的弯曲箭头指示的弯曲特征。具有两个长方形永磁体16和在中间的金属三角形楔块15的这种布置导致最佳形 状，以最大化电磁通量(并且因此永磁体的利用)并且最小化在转子11中的损耗。最小化在转子11中的泄漏通量，这是因为用于磁通量的最短路径(在泄漏的情况下)相比于其它构造增加。另外，相比于梯形磁体的磁化，长方形永磁体16的磁化更有效并且更容易。因而，尽管在具有横向永磁体的传统转子设计中，磁钢极片在相反极性的两个永磁体之间使用为磁通量集中器，但是根据本专利技术，磁钢极片也在相同极性的成对永磁体之间使用(见图3)。磁钢通量集中极片17具有梯形形状。如可在图2中观察到，永磁体16在转子11内安装在柱形磁体支撑件14上。磁体支撑件14依靠多个径向辐条13而连接到转子芯12(图I)。磁体支撑件14可由多个柱体分段或区段14a装配在一起，这在图5和6中示出。该构造允许由区段制造转子11。各分段可制造例如为模块化的铁铸件或为钢焊接零件。分段14a可由在内侧上的多个周向肋条25而加強。各分段具备两个连接面26用于连接到转子11的辐条13。该转子模块化的结构对多兆瓦直接驱动式发电机应用而言为特别有用的。磁性地连接到各对永磁体中的永磁体16两者的中间楔块15在径向方向上从磁体支撑件14或柱体分段14a的外侧延伸。有利地，它们-如图5和6所示-为磁体支撑件14或柱形分段14a的集成部分。在通量集中极片17下面的转子11中的通量泄漏通过利用在下面的非磁性条带或楔块18 (见图2和3)而减小。这些非磁性条带或楔块18对于将磁体或钢件机械地固定在转子主体上而言为必需的。它们可由例如玻璃纤维复合材料和环氧树脂制造。不再需要中间非磁性环。仅仅通量集中极片17需要与转子磁性隔绝。关于横向永磁体转子构造的一个结构问题经常为磁体的固定。因为在现有技术方案中需要非磁性环在金属转子和磁体之间，磁体的电磁力可用于固定，并且因此需要精确的组装エ艺，以确保磁体的足够精准的安放。本专利技术允许将永磁体16通过电磁力直接地固定在金属中间楔块或三角形15上。磁体安放的精准度由中间楔块15的合适对齐而导致。中间楔块15在两侧上吸引磁体并且因此它们为自支撑的。最后，在精准安放已实现时，通量集中极片17被插入。极片17利用放入到相应开孔(图5中的23)内的非磁性螺钉、和搁置在磁体支撑件14的内面上的非磁性螺栓(图4中的24)而固定在转子11上。在转子11的极片17和磁体支撑件14之间的非磁性条带18也利用这些螺钉和螺栓固定。某些粘接剂可在支撑件14和非磁性条带18之间使用，以紧固机器组件。另外，极片17的固定使用为用于永磁体16的ニ级固定和锁定装置。磁体的这种机械固定在退磁的情况下带来安全。如图8和9所示，中间楔块15’可在它们的尖端处具有轴向延伸的锁定轨道27，其将邻接的永磁体16锁定到永磁体支撑件，即便它们退磁。因而，锁定轨道27帮助实现目的，即⑴有利于永磁体组装、和⑵參与永磁体16在转子11上的固定，由此，特别地，轨道27当磁体退磁时将磁体锁定在转子上。最后，极片的永磁体组件的形状(其中转子11的外径在相邻极片17之间减小)导致在转子和定子之间的最小空气间隙(如同在传统设计中)，但是额外提供在永磁体16和定子19之间的更大的间隙或容积。该额外的容积提供额外的截面或冷却通路22用于空气在空气间隙中轴向流动，以供给定子径向通气孔。因而它改善定子的通气。它还改善永磁体16的空气冷却。部件列表 10同步发电机11转子12转子芯13辐条 14磁体支撑件(转子环) 14a柱体分段 15,15’中间楔块(金属的)16永磁体17极片18非磁性条带19定子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C斯马德贾，
申请(专利权)人：法国阿尔斯通水力股份公司，
类型：
国别省市：