一种大功率永磁风力发电机的表贴式磁钢转子结构的制作方法

本发明涉及一种大功率永磁风力发电机，特别涉及一种大功率永磁风力发电机的表贴式磁钢转子结构及其构建方法。

背景技术：

1、永磁发电机具有效率高、功率密度高、体积小、重量轻的特点，逐渐受到风力发电市场的青睐，大功率永磁风力发电机正逐渐成为同领域的研发热点；目前，大功率永磁风力发电机转子结构大多是采用凸极形式，有些电机采用常规的表贴式永磁转子结构，将磁钢表贴在轭环上，对于这种结构，永磁材料的利用率较高，电机的经济性也好；但对于线速度较大的大功率永磁风力发电机来说，表贴式磁钢会受到较大的离心力作用，容易发生表贴的永磁体脱落或损坏的现象；为了克服该缺陷，现有技术一般采用转子磁极盒的结构形式，即，将永磁磁块嵌入到磁极盒中，将若干个嵌有磁钢块的磁极盒，串接成一个磁极，再将该磁极固定在转子轭环上，形成凸极磁极；在这种结构形式中，由于磁极盒为导磁材料，磁极盒内部会存在较大的漏磁现象，为了克服漏磁现象，保持较强的磁场，现有技术是尽可能的降低磁极盒内隔磁桥的厚度，但隔磁桥厚度降低后，会导致磁极盒的整体强度降低，当电机高速旋转时，容易造成磁极盒开裂；与此同时，为了抵消漏磁现象，保证一定的磁场强度，这种结构的磁钢块一般需要制造得尺寸大一些，导致永磁材料的有效利用率降低，同时受永磁材料价格的不断攀升的影响，使电机的制造成本越来越高；因此，如何抑制永磁凸极转子的漏磁，并提高永磁材料的利用率，成为现场急需要解决的一个问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种大功率永磁风力发电机的表贴式磁钢转子结构，解决了如何抑制永磁凸极转子的漏磁，并提高永磁材料的利用率的技术问题。

2、本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

3、本发明的总体构思是：本发明的转子凸极磁极结构，采用将磁钢块表贴在轭环上的传统结构形式，利用永磁材料具有抗压不抗拉的特点，从如何加强磁钢块与轭环的连接强度出发，将磁钢块制造成梯形块结构形式，以增强其聚磁效应；在相邻两磁极之间设置倒梯形压板，通过倒梯形压板，将凸极磁极压紧在轭环上，在磁性的倒梯形压板的顶端，设置隔磁凹槽，使其具有隔磁的效应；并使倒梯形压板的顶端面突出到永磁体外圆的外侧，以增加电机交轴电感，即q轴的电感，从而起到增加电机附加电磁功率的效果。

4、一种大功率永磁风力发电机的表贴式磁钢转子结构，包括转子轭环，在转子轭环上，设置有凸极n极磁极和凸极s极磁极；在相邻的凸极n极磁极与凸极s极磁极之间的转子轭环上，设置有压板连接螺钉孔；组成凸极n极磁极的磁钢块和组成凸极s极磁极的磁钢块，均为梯形形状，在梯形形状的磁钢块的两侧，均设置有边侧倾斜面；在相邻的凸极n极磁极与凸极s极磁极之间，压接有倒梯形压板条，在倒梯形压板条上，设置有螺钉穿接孔，压板固定螺钉，穿过螺钉穿接孔后，与压板连接螺钉孔螺接在一起。

5、梯形形状的磁钢块的底角等于45度或小于45度。

6、倒梯形压板条为隔磁材料制成的压板条。

7、倒梯形压板条为导磁材料制成的压板条，在导磁材料制成的倒梯形压板条的顶端面左端，设置有左端隔磁凹槽，在导磁材料制成的倒梯形压板条的顶端面右端，设置有右端隔磁凹槽，在左端隔磁凹槽与右端隔磁凹槽之间的倒梯形压板条顶端面上，设置有弧形凸起块，弧形凸起块的外侧弧面是凸出到凸极n极磁极与凸极s极磁极组成外圆的外侧的。

8、一种大功率永磁风力发电机的表贴式磁钢转子结构的构建方法，包括转子轭环，在转子轭环上，设置有凸极n极磁极和凸极s极磁极，其特征在于以下步骤：

9、第一步、将组成凸极n极磁极和凸极s极磁极的各磁钢块，均制造成梯形形状，即，将磁钢块的左侧立面和右侧立面，均设置成倾斜面，并且使梯形形状的磁钢块的底角等于45度或小于45度；

10、第二步、将n极磁性的磁钢块穿接组成凸极n极磁极，将s极磁性的磁钢块穿接组成s极磁极；

11、第三步、将凸极n极磁极和凸极s极磁极固定连接在转子轭环上，并且，在相邻的凸极n极磁极与凸极s极磁极之间的转子轭环上，钻打出压板连接螺钉孔；

12、第四步、用导磁材料制作倒梯形压板条，使倒梯形压板条两侧面的倾斜角度等于磁钢块的底角的角度；

13、第五步、在倒梯形压板条的顶端面左端，设置左端隔磁凹槽，在倒梯形压板条的顶端面右端，设置右端隔磁凹槽，在左端隔磁凹槽与右端隔磁凹槽之间的倒梯形压板条顶端面上，设置弧形凸起块；在倒梯形压板条上，沿上下方向，钻打出螺钉穿接孔；

14、第六步、将第五步得到的倒梯形压板条，压接在相邻的凸极n极磁极与凸极s极磁极之间，使倒梯形压板条的边侧倾斜面与磁钢块的边侧倾斜面紧密配合在一起，将压板固定螺钉，穿过螺钉穿接孔后，与压板连接螺钉孔螺接在一起，从而通过倒梯形压板条将凸极磁极加强固定在转子轭环上；与此同时，使弧形凸起块的外侧弧面，凸出到凸极n极磁极和凸极s极磁极组成的外圆的外侧。

15、本发明利用永磁体磁钢抗压不抗拉的特点，采用压板与胶粘的方式对表贴式永磁体磁钢块进行固定；并通过设置隔磁槽，同时能够阻隔永磁体表面涡流的路径，从而减小永磁表面的涡流损耗，提高永磁材料利用率，相比于常规的磁极盒永磁转子结构形式，理论上能够减少20-30%的永磁材料磁钢的用量；本发明结构简单，其中磁极及压板的安装较为简便，兼顾了如何线速度较大的大功率永磁风力发电机转子上凸极磁极的安装牢固性和如何节省磁极材料的两方面要求，特别是在磁性材料的压板上同时设置隔磁槽和弧形凸起块，即起到了减少漏磁现象发生，又起到了增加电机附加电磁功率的效果。

技术特征：

1.一种大功率永磁风力发电机的表贴式磁钢转子结构，包括转子轭环（1），在转子轭环（1）上，设置有凸极n极磁极（2）和凸极s极磁极（3）；其特征在于，在相邻的凸极n极磁极（2）与凸极s极磁极（3）之间的转子轭环（1）上，设置有压板连接螺钉孔；组成凸极n极磁极（2）的磁钢块和组成凸极s极磁极（3）的磁钢块，均为梯形形状，在梯形形状的磁钢块的两侧，均设置有边侧倾斜面（6）；在相邻的凸极n极磁极（2）与凸极s极磁极（3）之间，压接有倒梯形压板条（4），在倒梯形压板条（4）上，设置有螺钉穿接孔（8），压板固定螺钉（5），穿过螺钉穿接孔（8）后，与压板连接螺钉孔螺接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种大功率永磁风力发电机的表贴式磁钢转子结构，其特征在于，梯形形状的磁钢块的底角（7）等于45度或小于45度。

3.根据权利要求1或2所述的一种大功率永磁风力发电机的表贴式磁钢转子结构，其特征在于，倒梯形压板条（4）为隔磁材料制成的压板条。

4.根据权利要求1或2所述的一种大功率永磁风力发电机的表贴式磁钢转子结构，其特征在于，倒梯形压板条（4）为导磁材料制成的压板条，在导磁材料制成的倒梯形压板条（4）的顶端面左端，设置有左端隔磁凹槽（9），在导磁材料制成的倒梯形压板条（4）的顶端面右端，设置有右端隔磁凹槽（10），在左端隔磁凹槽（9）与右端隔磁凹槽（10）之间的倒梯形压板条（4）顶端面上，设置有弧形凸起块（11），弧形凸起块（11）的外侧弧面是凸出到凸极n极磁极（2）与凸极s极磁极（3）组成外圆的外侧的。

技术总结
本发明公开了一种大功率永磁风力发电机的表贴式磁钢转子结构，解决了如何抑制永磁凸极转子的漏磁，并提高永磁材料的利用率的技术问题；在转子轭环（1）上，设置有凸极N极磁极（2）和凸极S极磁极（3）；其特征在于，在相邻的凸极N极磁极（2）与凸极S极磁极（3）之间的转子轭环上，设置有压板连接螺钉孔；组成凸极N极磁极（2）的磁钢块和组成凸极S极磁极（3）的磁极块，均为梯形形状，在梯形形状的磁极块的两侧，均设置有边侧倾斜面（6）；在相邻的凸极N极磁极（2）与凸极S极磁极之间，压接有倒梯形压板条（4）；兼顾了如何线速度较大的大功率永磁风力发电机转子上凸极磁极的安装牢固性和如何节省磁极材料的两方面要求。

技术研发人员：戴睿,姬相磊,侯卓琴,王忠岩,孟志芬,陈雪恒,庞万顺,朱博文,杨秀峰
受保护的技术使用者：中船重工电机科技股份有限公司
技术研发日：20221109
技术公布日：2024/1/12