专利名称：电机转子和高速永磁发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工程机械领域，特别涉及一种电机转子和高速永磁发电机。
背景技术：
目前，随着风力发电场装机容量的不断增大，风电业主开始追求具有高发电效率的风力发电机组。因此，需要寻找一种高效发电机来代替目前风力发电机的主流机型一高速双馈异步发电机。永磁电机由于取消了励磁绕组和励磁电源，所以与常规电机相比，永磁电机具有结构简单，效率高的特点，运行时可靠性较高。然而，在大容量永磁发电机中，由于电机转子的极靴受到很大的切向力和离心力，致使隔磁桥容易产生应力集中现象，严重时将会产生变形，从而降低了所述永磁发电机的可靠性。此外，虽然隔磁桥能起到隔磁的作用，但同时也降低了磁钢的利用率。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提出一种电机转子和高速永磁发电机，以解决现有电机转子机械可靠性低且利用率低的问题。为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的:—方面，本实用新型提供了一种电机转子，该电机转子包括:电机转轴、转子轭部、永磁体、转子极靴、转子极靴固定块；其中，所述电机转轴与转子轭部通过多个连接筋板固定连接；所述转子极靴、转子极靴固定块布置于转子轭部的外周，所述转子极靴与相邻的所述极靴固定块固定连接，所述转子极靴固定块与所述转子轭部固定连接；所述转子轭部、转子极靴与极靴固定块之间形 成放置永磁体的永磁体槽；所述永磁体容置于所述永磁体槽中。进一步地，上述装置中，所述转子极靴两侧伸出设置有用于定位所述转子极靴的定位边角，所述定位边角与所述转子极靴固定块卡接。进一步地，上述装置中，所述转子轭部为由钢板卷成的圆筒，所述圆筒外表面上设有与永磁体的长度相同的平面，该平面为放置永磁体的平面。优选地，上述装置中，所述圆筒外表面在两个放置永磁体的平面之间的圆弧部分，开设有与电机的定子径向通风沟相对应的通风槽。优选地，上述装置中，所述转子极靴固定块在靠近电机气隙的一侧沿电机长度方向上开有凹槽，所述凹槽中心处开有与所述电机的定子径向通风沟相对应的通风孔。进一步地，上述装置中，所述转子极靴固定块开设有螺栓孔，并通过螺栓穿设于所述螺栓孔与所述转子轭部固定连接。优选地，上述装置中，所述螺栓的顶面与所述凹槽的表面相平。优选地，上述装置中，所述转子极靴为非均匀气隙凸极极靴；所述转子极靴固定块为导热不导磁材料制成的“工”字形块体。[0015]优选地，上述装置中，所述永磁体与所述永磁体槽紧密贴合。另一方面，本实用新型还提供一种高速永磁发电机，该高速永磁发电机包括:定子、端盖、机座、轴承、以及以上任一种所述的电机转子，并通过所述轴承、机座及端盖将发电机的定子和转子连接。相对于现有技术，本实用新型具有以下优势:本实用新型通过永磁体放置于转子轭部、转子极靴和转子极靴固定块构成的永磁体槽中，由于转子永磁体固定牢固，所以漏磁系数小，利用率高。并且，将转子极靴固定块牢牢地固定在转子轭部上，以承载永磁体和转子极靴的离心力和周向力。因此，本实用新型的电机转子机械强度大，可靠性好。
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:图1为本实用新型实施例电机转子的剖面结构示意图；图2为图1中转子永磁体嵌入结构的局部A的剖视放大示意图；图3为本实用新型实施例的转子永磁体嵌入结构的局部A替换结构的示意图。附图标记说明I 转轴2 连接筋板3 转子轭部4 永磁体5 转子极靴6 转子极靴固定块7 螺栓
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本实用新型的基本思想在于:设计一种采用分离式的凸极极靴的电机转子，并采用具有高机械强度和低导磁性能的固定块和螺栓来固定所述极靴，所述固定块的高磁阻特性要明显高于传统隔磁桥的磁阻特性，所以通过固定块直接进入转子轭部的磁钢磁场远远小于前者，提高了磁钢的利用率。此外，所述转子极靴固定块与转子极靴的接触面积和螺栓孔的大小可以根据需要相应地增加，从而保证电机转子在高速运行时具有足够高的可靠性，解决了隔磁桥所引起的应力集中问题。
以下结合附图，对本实用新型的各优选实施例作进一步说明:参照图1，其示出了本实用新型实施例的电机转子的整体结构。该电机转子包括:电机转轴1、转子轭部3、永磁体4、转子极靴5、转子极靴固定块6。[0036]其中，所述电机转轴I与转子轭部3通过多个连接筋板2固定连接；所述转子极靴
5、转子极靴固定块6布置于转子轭部3的外周，所述转子极靴5与相邻的所述极靴固定块6固定连接，所述转子极靴固定块6与所述转子轭部3固定连接；所述转子轭部3、转子极靴5与极靴固定块6之间形成放置永磁体4的永磁体槽；所述永磁体4容置于所述永磁体槽中。本实施例的电机转子采用分离式的凸极极靴，即采用转子极靴5和转子轭部3相互独立的方式，所述永磁体4作为极身。并且，采用设置在相邻两个转子极靴5间、带有螺栓孔的转子极靴固定块6将转子极靴5、永磁体4与转子轭部3固定。需要指出的是，本实施例中，连接筋板2与所述电机转轴I与转子轭部3之间可采用焊接的方式进行固定连接，例如将转子轭部3和转子转轴I通过八根连接筋板2焊接固定。在进一步的实施例中，所述转子极靴5两侧伸出设置有用于定位所述转子极靴5的定位边角，所述定位边角与所述转子极靴固定块6卡固连接。本实施例中，所述定位边角为台阶状，从所述转子极靴5两侧伸出，所述定位边角的长度可为10至15mm,采用所述定位边角将所述转子极靴5的卡接至极靴固定块6。在一优选实施例中,所述转子轭部3的外表面为多面体。例如:所述转子轭部3为由钢板卷成的圆筒，所述圆筒外表面上设有与永磁体4的长度相同的平面，该平面为放置永磁体4的平面。其中，所述钢板为厚度20mm的10#或20#的钢板。本实施例中，转子轭部3、转子极靴5和极靴固定块6 —起构成了放置永磁体的永磁体槽。永磁体4放入永磁体槽中，并用胶水将永磁体4与永磁体槽之间的气隙填满,使永磁体4与所述永磁体槽紧密贴合。本实施例中，上述电机转子的永磁体固定牢固，因而能够保证所述电机转子漏磁系数小，利用率高。例如:转子极靴5外圆边缘到所述定位边角的高度为12mm,转子极靴5与永磁体4连接处开设有5mm深的凹槽-永磁体槽,用来定位永磁体4。本实施例中，所述永磁体4由磁钢材料制成。上述各实施例中，在两个放置永磁体4的平面之间的圆弧部分可以根据需要开有和定子径向通风沟数相同的通风槽，所述转子轭部3与电机转轴I之间用筋来连接。上述各实施例中，所述圆筒外表面在两个放置永磁体4的平面之间的圆弧部分，开设有与电机的定子径向通风沟相对应的通风槽。上述各实施例中，所述转子极靴固定块6在靠近电机气隙的一侧沿电机长度方向上开有凹槽，所述凹槽中心处开有与所述电机的定子径向通风沟相对应的通风孔。这样，所述通风沟、通风孔、通风槽实现贯通，从而达到有效通风的目的。上述各实施例中，所述转子极靴固定块6开设有螺栓孔，并通过螺栓7穿设于所述螺栓孔，将所述转子极靴固定块6与所述转子轭部3固定连接。优选地，本实施例中，所述螺栓7的顶面与所述凹槽的表面相平，如所述螺栓7为内六角式不锈钢螺栓，从而保证所述凹槽的通风顺畅。需要说明的是，所述螺栓7为非磁性、高机械强度的导热材料，如不锈钢的内六角式圆帽螺栓。螺栓7将转子极靴固定块牢牢地固定在转子轭部3上，用来承载永磁体4和转子极靴5的离心力和周向力。[0052]如图2所示，螺栓7从极靴固定块6向转子轭部3的方向，将转子极靴固定块6固定在转子轭部3上。与此可替换的是，采用如图3所示的连接方式，螺栓7从转子轭部3向极靴固定块6的方向，将转子极靴固定块6固定在转子轭部3上。上述各实施例中，所述转子极靴5为非均匀气隙凸极极靴。通过非均匀气隙设计，使得所述电机转子与电机定子端产生的电势的正弦性好，噪声小，谐波损耗小，效率高。上述各实施例中，所述转子极靴固定块6为导热不导磁材料制成的“工”字形块体。本实施例中，所述转子极靴固定块6采用具有凹槽的“工”字形设计，且所述转子极靴固定块6为非磁性、高机械强度的导热材料，如不锈钢。此外，转子极靴固定块6在靠近电机气隙的一边开设有凹槽，凹槽中心处开有通风孔。相关技术中，有人采用传统的隔磁桥的永磁电机，虽然能够依靠隔磁桥的高磁阻特性减小磁钢的漏磁，但是还是有小部分的磁钢磁场会通过隔磁桥直接进入转子轭部。与此相比，本实用新型的各实施例是利用低导磁性能的转子极靴固定块来减少磁钢的漏磁，固定块的高磁阻特性要明显高于传统隔磁桥的磁阻特性，所以通过固定块直接进入转子轭部的磁钢磁场远远小于前者，提高了磁钢的利用率。此外，由于本实用新型的各实施例取消了隔磁桥，而采用了具有高机械强度和低导磁性能的固定块和螺栓来固定极靴，且转子极靴固定块与转子极靴的接触面积和螺栓孔的大小可以根据需要相应地增加，从而保证电机转子在高速运行时具有足够高的可靠性，解决了隔磁桥所引起的应力集中问题。这里，结合上述各实施例，对电机转子的组装作进一步说明，其主要包括以下步骤:将转子轭部3和转子转轴I通过八根连接筋板2焊接固定；将转子极靴固定块6用不锈钢螺栓7固定在转子轭部3上；将转子极靴5固定在两块转子极靴固定块6中间,形成放置永磁体4的矩形永磁体槽；将永磁体4用液压装置嵌入永磁体槽中，并用胶水将永磁体与槽之间的气隙填满。从上述各实施例可以看出，本实用新型在产业具有如下的实用效果:本实用新型的各实施例中，所述永磁体放置于转子轭部、转子极靴和转子极靴固定块构成的永磁体槽中，并用胶水将永磁体与槽之间的气隙填满。并且，不锈钢螺栓将转子极靴固定块牢牢地固定在转子轭部上，进而承载永磁体和转子极靴的离心力和周向力。因此，本实用新型的电机转子机械强度大，可靠性好。同时，由于转子永磁体固定牢固，所以漏磁系数小，利用率高。此外，本实用新型的电机气隙磁场谐波含量少，谐波损耗小，效率高。本实用新型实施例还提供了一种工程机械，例如高速永磁发电机，该高速永磁发电机包括:定子、端盖、机座、轴承、以及如上述任一实施例所述的电机转子，并通过所述轴承、机座及端盖将发电机的定子和转子连接。其中，所述轴承与电机转轴连接，所述定子位于机座中，套接于所述电机转子上。由于上述任一种电机转子具有上述技术效果，因此，设有该电机转子的高速永磁发电机也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种电机转子，其特征在于，包括:电机转轴(I)、转子轭部(3)、永磁体(4)、转子极靴(5)、转子极靴固定块(6);其中， 所述电机转轴(I)与转子轭部(3 )通过多个连接筋板(2 )固定连接； 所述转子极靴(5 )、转子极靴固定块(6 )布置于转子轭部(3 )的外周，所述转子极靴(5 )与相邻的所述极靴固定块(6)固定连接，所述转子极靴固定块(6)与所述转子轭部(3)固定连接； 所述转子轭部(3)、转子极靴(5)与极靴固定块(6)之间形成放置永磁体(4)的永磁体槽；所述永磁体(4)容置于所述永磁体槽中。
2.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述转子极靴(5)两侧伸出设置有用于定位所述转子极靴(5 )的定位边角，所述定位边角与所述转子极靴固定块(6 )卡接。
3.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，所述转子轭部(3)为由钢板卷成的圆筒，所述圆筒外表面上设有与永磁体(4)的长度相同的平面，该平面为放置永磁体(4)的平面。
4.根据权利要求3所述的电机转子，其特征在于，所述圆筒外表面在两个放置永磁体(4)的平面之间的圆弧部分，开设有与电机的定子径向通风沟相对应的通风槽。
5.根据权利要求4所述的电机转子，其特征在于， 所述转子极靴固定块(6)在靠近电机气隙的一侧沿电机长度方向上开有凹槽，所述凹槽中心处开有与所述电机的定子径向通风沟相对应的通风孔。
6.根据权利要求5所述的电机转子，其特征在于，所述转子极靴固定块(6)开设有螺栓孔，并通过螺栓(7)穿设于所述螺栓孔与所述转子轭部(3)固定连接。
7.根据权利要求6所述的电机转子，其特征在于，所述螺栓(7)的顶面与所述凹槽的表面相平。
8.根据权利要求1至7任一项所述的电机转子，其特征在于， 所述转子极靴(5)为非均匀气隙凸极极靴； 所述转子极靴固定块(6)为导热不导磁材料制成的“工”字形块体。
9.根据权利要求8所述的电机转子，其特征在于，所述永磁体(4)与所述永磁体槽紧密贴合。
10.一种高速永磁发电机，其特征在于，该高速永磁发电机包括:定子、端盖、机座、轴承、以及如权利要求1至9任一项所述的电机转子，并通过所述轴承、机座及端盖将发电机的定子和转子连接。
专利摘要本实用新型公开了一种电机转子和高速永磁发电机，该电机转子包括电机转轴、转子轭部、永磁体、转子极靴、转子极靴固定块；其中，所述电机转轴与转子轭部通过多个连接筋板固定连接；所述转子极靴、转子极靴固定块布置于转子轭部的外周，所述转子极靴与相邻的所述极靴固定块固定连接，所述转子极靴固定块与所述转子轭部固定连接；所述转子轭部、转子极靴与极靴固定块之间形成放置永磁体的永磁体槽；所述永磁体容置于所述永磁体槽中。因此，本实用新型的电机转子机械强度大，可靠性好，而且转子永磁体固定牢固，漏磁系数小，利用率高。
文档编号H02K1/28GK202949297SQ20122059895
公开日2013年5月22日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者吴桂珍, 马贤好 申请人:北京三一电机系统有限责任公司