專利名稱：一種稀土永磁發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及稀土永磁發(fā)電機，具體涉及該稀土永磁發(fā)電機中稀 土磁瓦的安裝。
背景技術(shù)：
自上世紀90年代中期稀土材料應用在電機工業(yè)的技術(shù)問世以 來，國內(nèi)外尚無合理的手段解決稀土磁瓦在發(fā)電機轉(zhuǎn)子體上附著方 法，常見的有用螺釘固定及膠沾劑粘接方法對磁瓦進行固定的。但因 為磁瓦整體外露，由于加工精度不到位和不同材料熱脹冷縮系數(shù)不同 造成與定子內(nèi)徑摩擦發(fā)熱后磁性下降磁場退化以及脫膠燒機情況很 為常見。國內(nèi)外雖有見將磁瓦置入磁軛內(nèi)的工藝處理手段以回避上述 弊病的，但受到磁瓦特性限制造成定轉(zhuǎn)子磁場距離過長而不能發(fā)揮稀 土電機特有的功效。尤其對這種恒定磁場無法通過調(diào)節(jié)磁場強度達到 對發(fā)電機輸出電壓進行調(diào)控，所以在實際應用中出現(xiàn)一種難以逾越的 無奈狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用鑲嵌式磁瓦安裝方法的稀土永 磁發(fā)電機。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種稀土永磁發(fā)電 機，包括定子，位于定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子，其特征在于轉(zhuǎn)子包括中心軸，與 中心軸連接的磁軛，在磁軛中設(shè)有多個磁瓦孔位，每個磁瓦孔位內(nèi)鑲 嵌一片磁瓦。磁瓦外徑與磁軛外圓同圓周，磁瓦表面外露，磁瓦與磁 軛采用斜面扣壓的方法固定。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在發(fā)電機定子繞組線圈中引出抽頭， 接入雙向調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器，以便在不改變磁場強度的情況下對恒定磁場結(jié) 構(gòu)的發(fā)電機輸出電壓進行自動調(diào)整使之達到規(guī)定的標準值。
這種磁瓦安裝方法使得原先加工精度要求極高的磁瓦外形幾何 尺寸加工變得容易，因為依靠磁軛孔的斜面和兩端壓板足以固定磁瓦 避免了磁瓦碎裂飛現(xiàn)象發(fā)生，同時由于磁瓦外露不影響散熱從而保持 了磁瓦所有良好性能。


圖1為磁瓦用鑲嵌方法裝入磁軛的徑向剖面示意
圖2為中心軸、磁軛、磁瓦、左右壓板組合切向剖面示意
圖3為左右壓板、磁瓦和渦輪風葉與磁軛的連接示意圖
圖4a為繞組引出抽頭接入雙向調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器的單端引出接法的示
意圖
圖4b為繞組引出抽頭接入雙向調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器的多端引出接法的示 意圖
圖5為雙向調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器與發(fā)電機連接工作框架示意。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步的描述。
一種稀土永磁發(fā)電機，包括定子(因為該定子與現(xiàn)有技術(shù)中的定 子一樣，因此在圖中未示出)，位于定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子l，其特征在于轉(zhuǎn)子
l包括中心軸2，與中心軸2連接的磁軛3，在磁軛3中設(shè)有多個磁瓦孔 位4，每個磁瓦孔位4內(nèi)鑲嵌一片磁瓦5，磁瓦5外徑與磁軛3外圓同圓 周，磁瓦5表面外露，磁瓦5與磁軛3采用斜面扣壓的方法固定。磁軛3 的兩端設(shè)有固定壓板6，固定壓板6帶有弧形止口7，與磁瓦5的止口相 配緊壓固定。
圖1示出鑲嵌式磁瓦的鑲嵌安裝方法，中心軸2與磁軛3壓裝成 一體，每極采用3 4片磁瓦5，單片磁瓦5加工成相同的斜面和曲面， 斜面與中心軸圓心形成同等分的夾角并與極組其他磁瓦5組合成120 ° 135°夾角，曲面與磁軛外徑為同一圓周，這種鑲嵌安裝法既保證 了最大磁場感應面，又有效地防止磁瓦碎裂和飛脫，同時具有較好的 散熱效果。
圖2示出左右固定壓板6緊固磁瓦5的裝配方法，固定壓板的圓 弧止口緊扣磁瓦5，這是對磁軛5孔位斜面扣壓磁瓦牢度的補充，起 到有效防止在飛速運轉(zhuǎn)運動中磁瓦固定作用。
本發(fā)明中采用預制形狀的數(shù)塊S、 N兩極對等數(shù)量的磁瓦5鑲嵌 在預先留有磁瓦孔位4的磁軛3中。它與目前常見的磁瓦5安裝方法 不同，因轉(zhuǎn)子1與定子發(fā)生磁力線切割運動的磁瓦表面外露制作成與 定子磁場保持最合理間隙的圓弧而其他部分則鑲嵌在磁軛3的磁瓦 孔位4中。磁瓦孔位4邊沿的斜面止口將磁瓦5與其相匹配的斜面緊 扣并由磁軛3端面左右各一塊帶有與磁瓦5槽位相吻合的固定壓板6 固定。這種磁瓦5安裝方法使得原先加工精度要求極高的磁瓦5外形 幾何尺寸加工變得容易，因為依靠磁軛3中磁瓦孔位4的斜面和兩端 壓板足以固定磁瓦5避免了磁瓦5碎裂飛現(xiàn)象發(fā)生，同時由于磁瓦5 外露不影響散熱從而保持了磁瓦5所有良好性能。
圖3示出左右固定壓板6在固定磁瓦5的同時也將渦輪風葉8固定 在磁軛上，渦輪風葉8葉片之間留有風流通道空間，葉片傾斜方向與 中心軸的平行線具有有效含角，含角為15° 25° 。
本發(fā)明采用的雙風冷壓降控制技術(shù)，是改革了傳統(tǒng)的風冷式發(fā)電 機僅使用單組吸風葉進行冷卻風循環(huán)，利用轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)運動作為力能在
轉(zhuǎn)子左右兩側(cè)裝有符合空氣動力學原理的含夾角的渦輪風葉8，由于
渦輪風葉葉片角度取向加速了自發(fā)電機機尾向機頭吸風葉方向的冷
卻風流動速度與風量。經(jīng)檢測雖然增加的負荷會消耗1.5%左右的功 率，但它的冷卻效果卻大大改善了發(fā)電機熱態(tài)工作環(huán)境，能有效控制 電壓熱態(tài)時疊跌2-3V從而極大地提高了發(fā)電機的工作性能。
圖4a和4b示出從發(fā)電機定子繞組9引出抽頭10接入雙向調(diào)節(jié) 穩(wěn)壓器的開關(guān)控制部11的線路連接方法、抽頭10與開關(guān)控制部11 的工作關(guān)系以及對應的檢測數(shù)值與目標數(shù)值數(shù)字化調(diào)節(jié)基礎(chǔ)。
圖4a中為單端引出接法，圖4b為多端引出接法。
在圖4a中，發(fā)電機設(shè)有多個繞組線圈9，每一繞組線圈9均引 出一組抽頭10接入開關(guān)控制部11，與開關(guān)控制部11的一個開關(guān)K 連接，由開關(guān)控制部2控制開關(guān)開閉，按需要的電壓各繞組線圈作串 聯(lián)或并聯(lián)連接作為發(fā)電機的總輸出。
圖4b中，發(fā)電機的一個繞組線圈9中引出多組抽頭10，該多組 抽頭10均接入開關(guān)控制部2，每組與開關(guān)控制部2的一個開關(guān)K連 接，由開關(guān)控制部2控制開關(guān)開閉，按需要的電壓該繞組的各抽頭之 間部分作串聯(lián)或并聯(lián)連接作為發(fā)電機的總輸出。
圖5示出雙向調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器在發(fā)電機整個工作循環(huán)運作中進行的 交流電壓平均檢測值、偏差檢測值、計數(shù)方向指令發(fā)生、計數(shù)反應及 開關(guān)動作控制所連貫的相位為負的閉路控制系統(tǒng)組合線路。雙向調(diào)節(jié) 穩(wěn)壓器包括與發(fā)電機13連接的開關(guān)控制部ll，開關(guān)控制部11的輸出 端與交流電壓平均值檢測部14的輸入端連接，交流電壓平均值檢測 部14輸出端與交流電壓偏差檢測部15的第一輸入端連接，交流電壓 偏差檢測部15的第二輸入端與目標電壓發(fā)生部16的輸出端連接，交 流電壓偏差檢測部15的輸出端與計數(shù)方向指令發(fā)生部17的輸入端連 接，該計數(shù)方向指令發(fā)生部17的輸出端與計數(shù)部18的輸入端連接， 計數(shù)部18的輸出端與開關(guān)控制部11的另一輸入端連接，該開關(guān)控制 部11還與發(fā)電機的總輸出12連接。通過目標電壓檢測基準，發(fā)電機 的輸出電流通過該雙向調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器輸出，由開關(guān)刀位的傳遞函數(shù)使整 個閉環(huán)系統(tǒng)進行相對穩(wěn)定的電壓調(diào)整。
雙向調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器的開關(guān)控制部11對發(fā)電機13單組抽頭輸出電壓 進行采樣，將采樣值送至交流電壓平均值檢測部14，交流電壓平均 值檢測部14監(jiān)測該采樣值的平均值，交流電壓偏差檢測部15將該采 樣值的平均值與目標電壓發(fā)生部16生成的目標電壓規(guī)定值進行比 較，將比較結(jié)果送至計數(shù)方向指令發(fā)生部17，由計數(shù)方向指令發(fā)生 部17產(chǎn)生一群帶有方向性的計數(shù)指令，計數(shù)部18在該指令下控制輸
出電壓的讀數(shù)。當輸出電壓讀數(shù)超出目標規(guī)定值上限或下限時，開關(guān) 控制部11就會作出向下及向上的開閉動作，該讀數(shù)符合目標規(guī)定值 之間時，開關(guān)控制部ll不動作，最終由開關(guān)控制部ll輸出發(fā)電機的
總輸出12。
本發(fā)明釆用雙向調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器對發(fā)電機輸出電壓進行調(diào)節(jié)。由于磁 瓦5是磁性材料經(jīng)過高溫燒結(jié)而成，它是一種恒定磁場無法通過調(diào)節(jié) 磁場強度控制輸出電壓。本發(fā)明采用定子繞組9按照確定的目標電壓 數(shù)值引出抽頭10與開關(guān)控制部11連接，開關(guān)控制部11能依據(jù)目標 電壓數(shù)值進行自動調(diào)節(jié)，當發(fā)電機輸出電壓超越上限或下限時就會進 行反向的電路開閉動作，使輸出電壓限制在目標電壓規(guī)定的數(shù)值范圍 內(nèi)升降，從而使得無法改變磁場強度來調(diào)整發(fā)電機輸出電壓控制調(diào)整 通過本發(fā)明技術(shù)得以實現(xiàn)。
特征一
鑲嵌式磁瓦5安裝方法中，每個極組的磁瓦5由3-4片組成，每 單片磁瓦5加工成外圓大內(nèi)圓小與磁軛3中心軸保持同圓同心的夾角 并應符合磁軛3預留的磁瓦孔位4的尺寸。將單片磁瓦5鑲?cè)氪磐呖?位4中，磁瓦孔位4邊緣設(shè)有斜面止口嵌壓在磁瓦5的斜面上使之無 法脫落，每極磁瓦5組合后形成的含角應保持以中心軸2為中心呈 120° 135° ，磁瓦5外圓與磁軛3外徑相同，固定壓板6套在中心 軸2外，其弧形止口 7緊扣磁瓦止口并用螺桿固定在磁軛3上。
特征二
在發(fā)電機定子繞組線圈9引出抽頭，根據(jù)目標電壓的數(shù)值每端 設(shè)一個抽頭10，每端抽頭IO經(jīng)由開關(guān)控制部一個單刀位開關(guān)輸出后 按需要的電壓作串聯(lián)或并聯(lián)方式連接作為發(fā)電機的總輸出。繞組抽頭 間的電壓應成(或近似)倍數(shù)的關(guān)系，每組抽頭與已根據(jù)采樣電流作 為自動檢測依據(jù)對輸出電流進行比對的開關(guān)控制部組成一組對應關(guān) 系，同時產(chǎn)生一群帶有方向性的計數(shù)指令并在該指令下控制輸出電壓 的讀數(shù)。
特征三
當繞組線圈9引出抽頭10的電壓輸出讀數(shù)超越目標電壓上下限 規(guī)定值時，開關(guān)控制部11就會作出與電壓讀數(shù)反向的開閉動作，使 得輸出電壓高出限定值時下降、低于限定值時上升。當輸出電壓介于 限定值范圍內(nèi)時開關(guān)控制部不動作。根據(jù)使用中的實際需要可以采用 兩纟產(chǎn)以上的抽頭按照串聯(lián)或并聯(lián)接法實現(xiàn)電壓呈倍數(shù)變化的雙電壓 調(diào)節(jié)和穩(wěn)壓。
特征四
在磁軛3沿軸平行線中部的左右兩側(cè)留有渦輪風葉8裝配空間，渦 輪風葉8的基礎(chǔ)面呈圓弧狀緊貼磁軛3裝配位的曲面，渦輪風葉8每片葉輪前葉尾部與后葉頭部應有預置風流通道，葉片傾斜方向與軸平行
線應保持適當?shù)暮?。該含角?5。 25° 。
本發(fā)明提出一種新型稀土永磁發(fā)電機，由鑲嵌方式安裝磁瓦的發(fā) 電機轉(zhuǎn)子、經(jīng)繞組線圈引出抽頭的發(fā)電機定子、由目標電壓控制的恒 定磁場調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器及兩側(cè)安裝有強化散熱渦輪風葉的貫通呼應技術(shù) 組合成一體。鑲嵌方式安裝磁瓦的發(fā)電機轉(zhuǎn)子采用S、 N各四塊具有 一定圓心夾角的預制磁瓦鑲嵌入中心軸與硅鋼片壓制而成的磁軛里， 線圈繞組按照目標電壓進行多個引出抽頭并與由目標電壓檢測自動 調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓器連接，在轉(zhuǎn)子兩側(cè)各有一片渦輪風葉對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運動中 產(chǎn)生的熱量進行排散。
本發(fā)明解決了磁瓦加工難度，改進了磁瓦排列結(jié)構(gòu)，增強了磁場 效應并且降低了磁材成本，又通過雙向調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器實現(xiàn)了對恒定磁場 不能以改變磁場強度調(diào)整發(fā)電機輸出電壓、及增設(shè)雙側(cè)轉(zhuǎn)子渦輪風葉 降低溫升以達到控制熱態(tài)壓降等風冷式永磁發(fā)電機原有的各種缺陷 的改革，使采用本發(fā)明技術(shù)制造的新型稀土永磁發(fā)電機具有降低稀土 原料成本25%、輸出功率提高15%十分明顯的節(jié)能效果，并且達到壓 降控制和波形畸變小于4%左右能夠滿足精密電源需求。除此之外還 具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、故障率極低等優(yōu)勢。因此，通過本發(fā)明技 術(shù)改變了磁瓦安裝方法提高了磁瓦工作效能、節(jié)約了原材料成本、克 服了傳統(tǒng)工藝中存在的種種弊病和易發(fā)故障，加之雙向調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器和 雙風冷壓降控制技術(shù)，使本發(fā)明技術(shù)制造的產(chǎn)品優(yōu)異性能凸現(xiàn)。
權(quán)利要求
1、一種稀土永磁發(fā)電機，包括定子，位于定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子，其特征在于轉(zhuǎn)子包括中心軸，與中心軸連接的磁軛，在磁軛中設(shè)有多個磁瓦孔位，每個磁瓦孔位內(nèi)鑲嵌一片磁瓦。
2、 按權(quán)利要求1所述的稀土永磁發(fā)電機，其特征在于磁瓦外 徑與磁軛外圓同圓周，磁瓦表面外露，磁瓦與磁軛釆用斜面扣壓的方 法固定。
3、 按權(quán)利要求2所述的稀土永磁發(fā)電機，其特征在于中心軸 與磁軛壓裝成一體，每極采用3 4片磁瓦，單片磁瓦加工成相同的斜面和曲面，斜面與中心軸圓心形成同等分的夾角并與該極組其他磁瓦 組合成120° ~135°夾角，曲面與磁軛外徑為同一圓周。
4、 按權(quán)利要求2所述的稀土永磁發(fā)電機，其特征在于磁軛的 兩端設(shè)有固定壓板，壓板帶有弧形止口與磁瓦的止口相配緊壓固定。
5、 按權(quán)利要求4所述的稀土永磁發(fā)電機，其特征在于磁軛的 兩側(cè)設(shè)有渦輪風葉，渦輪風葉每片葉輪前葉尾部與后葉頭部設(shè)有預置 風流通道，葉片傾斜方向與軸平行線應保持有效含角。
6、 按權(quán)利要求5所述的稀土永磁發(fā)電機，其特征在于有效含 角為15° 25° 。
7、 按權(quán)利要求1至6中任一項所述的稀土永磁發(fā)電機，其特征 在于從發(fā)電機定子繞組引出抽頭，接入雙向調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器。
8、 按權(quán)利要求7所述的稀土永磁發(fā)電機，其特征在于雙向調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器包括與發(fā)電機連接的開關(guān)控制部，開關(guān)控制部的輸出端與交 流電壓平均值檢測部的輸入端連接，交流電壓平均值檢測部輸出端與 交流電壓偏差檢測部的第一輸入端連接，交流電壓偏差檢測部的第二 輸入端與目標電壓發(fā)生部的輸出端連接，交流電壓偏差檢測部的輸出 端與計數(shù)方向指令發(fā)生部的輸入端連接，該計數(shù)方向指令發(fā)生部的輸出端與計數(shù)部的輸入端連接，計數(shù)部的輸出端與開關(guān)控制部的另一輸 入端連接，該開關(guān)控制部還與發(fā)電機的總輸出連接，從發(fā)電機定子繞 組引出的抽頭接入開關(guān)控制部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種稀土永磁發(fā)電機，包括定子，位于定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子，其特征在于轉(zhuǎn)子包括中心軸，與中心軸連接的磁軛，在磁軛中設(shè)有多個磁瓦孔位，每個磁瓦孔位內(nèi)鑲嵌一片磁瓦。這種磁瓦安裝方法使得原先加工精度要求極高的磁瓦外形幾何尺寸加工變得容易，因為依靠磁軛孔的斜面和兩端壓板足以固定磁瓦避免了磁瓦碎裂飛現(xiàn)象發(fā)生，同時由于磁瓦外露不影響散熱從而保持了磁瓦所有良好性能。
文檔編號H02K1/27GK101197511SQ20061011922
公開日2008年6月11日 申請日期2006年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月6日
發(fā)明者瑋 王 申請人:上海擎力動力機械制造有限公司