專利名稱：一種永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子,特別涉及永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由于其不需要?jiǎng)?lì)磁電源，省略了碳刷和導(dǎo)流環(huán)，既節(jié)省了勵(lì)磁的能耗，也減少了維修次數(shù)，又延長了壽命。因此，在高性能磁體釹鐵硼發(fā)明后，永磁轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)獲得越來越多的應(yīng)用，尤其在對(duì)于輸出波形要求不高的場合，例如風(fēng)力發(fā)電機(jī)，側(cè)更被普遍采用。
從上世紀(jì)90年代至今，已有二十幾種永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子申請(qǐng)了中國專利。由于以前釹鐵硼的機(jī)械強(qiáng)度差,打孔費(fèi)時(shí)，成品率低，因此這些專利(例如，中國專利公開號(hào)CN2586284，
公開日2003. 11. 12，發(fā)明名稱為"籠式永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子；公開號(hào)CN201146415，
公開日2008. 11. 05，發(fā)明名稱為"插片式稀土永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，等等)，多數(shù)采用嵌入法或插入法將磁體安裝到磁軛中，但這使很大一部分磁力線被磁軛短路，明顯降低了永磁體的有效磁通(主磁通)。另外，由于磁體和定子矽鋼片之間隔著永磁體的保護(hù)層，尤其是保護(hù)層為非導(dǎo)磁材料時(shí),使轉(zhuǎn)子和定子之間的有效氣隙增加，增加了磁阻，降低了氣隙中的磁通密度，從而降低了發(fā)電機(jī)的輸出。對(duì)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)而言，其每臺(tái)發(fā)電機(jī)的磁體用量以噸計(jì)。因此，提高磁體利用率，從而減少永磁體的用量，有其重要的經(jīng)濟(jì)和結(jié)構(gòu)
隨著釹鐵硼機(jī)械性能的提高和加工工藝的成熟，在釹鐵硼上打孔已是容易、廉價(jià)和成品率很高的事了。事實(shí)上打孔引起的磁通量只損失約百分之一左右，打孔引起的磁通畸變也不大，而且在某些場合，例如風(fēng)力發(fā)電機(jī)，對(duì)輸出波形要求很低，故永磁體上打安裝孔不會(huì)影響發(fā)電機(jī)的性能，這些進(jìn)步為本發(fā)明提供 了技術(shù)支持。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種永磁體利用率 (永磁體的磁動(dòng)勢利用率)高和安裝方便的永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下；由高導(dǎo)磁率的筒狀磁軛l、瓦狀的高導(dǎo)磁率的 磁軛臺(tái)2、瓦狀永磁體3、轉(zhuǎn)軸4和輪輻5組成，其特征在于瓦狀磁軛臺(tái)2沿 圓周等距離排布于筒狀磁軛的圓柱表面，相鄰磁軛臺(tái)之間留有空隙6;磁體3安 裝在磁軛臺(tái)2上，并且磁體3的底面與磁軛臺(tái)2的外表面重合；磁體內(nèi)的磁力 線方向?yàn)閺较颍噜彺朋w的極性相反。
理論和實(shí)驗(yàn)都證明，當(dāng)氣隙中磁通密度變化時(shí)，磁軛中的磁通密度也變化， 從而在磁軛中產(chǎn)生渦流，引起能量損耗。為了減少該損耗，本發(fā)明中的筒狀磁 軛l、瓦狀磁軛臺(tái)2和齒狀磁軛7，都由矽鋼片疊合而成。
為便于安裝，本發(fā)明中的瓦狀磁體上鉆有沉頭孔或階梯孔9。磁軛臺(tái)上鉆有 通孔8，磁軛上也鉆有安裝孔，無磁不銹鋼螺栓16先后穿過瓦狀永磁體，磁軛臺(tái) 和磁軛，將永磁體和磁軛臺(tái)緊固在磁軛上。
為了結(jié)構(gòu)簡單起見，本發(fā)明中也采用將磁軛臺(tái)和筒狀磁軛做成一體的方案， 成為齒狀磁軛7(見圖5)。
當(dāng)在疊合的矽鋼片上沿矽鋼片平面方向鉆孔有難度時(shí)。在筒狀磁軛1和磁 軛臺(tái)2分開的方案中，在矽鋼片13中夾3-15毫米厚的環(huán)狀鐵板10，鐵板的位 置是使瓦狀永磁體和磁軛臺(tái)的安裝孔8、 9正好和鐵板上的安裝孔15重合。
在筒狀磁軛和磁軛臺(tái)做成一體的方案中，也可在砂鋼片中夾3-15毫米厚的齒狀鐵板，并使瓦狀永磁體的安裝孔和齒狀鐵板上的安裝孔重合。
在要求不高的場合，筒狀磁軛1和磁軛臺(tái)2可以用整塊低碳鋼或軟鐵做成。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下有益效果
(1) 本發(fā)明中的磁路較合理。磁力線的回路是(見圖l):從第一塊瓦狀磁 體的N極出發(fā)-氣隙-定子-氣隙-相鄰(第二塊)磁體的S極-第二塊磁體下的磁
軛臺(tái)-筒狀磁軛-第一塊磁體下的磁軛臺(tái)，回到第一塊磁體。由于磁體不是埋在磁 軛中，尤其是磁軛臺(tái)的存在，減少了漏磁，使盡可能多的磁力線進(jìn)入定子，提高 了磁體的利用率，減少了磁體用量，減輕了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，降 低了造價(jià)。
(2) 磁路中除環(huán)狀安裝鐵板和齒狀安裝鐵板(也可不用鐵板)外，都用矽 鋼片，這使渦流熱損耗減少，轉(zhuǎn)子溫升減小，從而永磁體的溫升減小。這使永磁 體不易退磁或可以采用矯頑力較低的永磁鐵。
(3) 本發(fā)明用無磁不銹鋼螺栓安裝，磁體及磁軛臺(tái)安裝和拆卸都方便。


圖l是本發(fā)明轉(zhuǎn)子的橫截面圖。 圖2為瓦狀永磁體。 圖3為瓦狀磁軛臺(tái)。
圖4是由矽鋼片疊合而成的筒狀磁軛的軸剖面圖。兩側(cè)為夾板14。
圖5為齒狀磁軛7的橫截面圖。圖中1為筒狀磁軛和磁軛臺(tái)未合一時(shí)磁軛 的位置，圖中2為未合一時(shí)磁軛臺(tái)的位置。
圖6為疊合矽鋼片夾帶有鐵板的磁軛(安裝孔15未全畫)。圖6 (a)為正視 圖，(b)為左視圖。
圖7為磁體和磁軛臺(tái)用螺栓安裝中磁軛1，磁軛臺(tái)2，永磁鐵3，轉(zhuǎn)軸4，輪輻5，磁軛臺(tái)之間的空隙6，齒狀 磁軛7(將筒狀磁軛和磁軛臺(tái)合成一體)，磁軛臺(tái)安裝孔8，永磁鐵安裝孔9，環(huán)狀鐵 板10，轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙11,定子12，疊合矽鋼片13，夾板14,磁軛上的安裝 孔15，安裝螺栓16。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:
圖1為實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。瓦狀永磁鐵3和由矽鋼片疊成的磁軛 臺(tái)2用不銹鋼螺栓16固定在由矽鋼片疊成的筒狀磁軛1上(見圖7)。磁體3上 有沉頭孔9 (見圖2)，使安裝螺栓頭沉入磁體中。磁軛臺(tái)上有通孔8 (見圖3)， 可讓螺栓16穿過。磁軛1裝在帶有軸4的輪輻5上，形成轉(zhuǎn)子總體。磁軛臺(tái)的 作用是減少磁力線自我短路，使更多的磁力線進(jìn)入定子，參與發(fā)電。在本發(fā)明 中磁力線從第一塊磁體的N極出發(fā)，經(jīng)氣隙ll,定子12，再經(jīng)氣隙ll，進(jìn)入相 鄰的永磁體的S極，經(jīng)該磁體下的磁軛臺(tái)、磁軛l，再進(jìn)入第一塊磁體下的磁軛 臺(tái)，再回到第一塊磁鐵，完成磁回路。由于除氣隙ll以外，磁力線都在高導(dǎo)磁 材料中走，故磁路的磁阻小，其有效磁通密度高。本發(fā)明的磁軛臺(tái)之間留有空 隙6，這除了減少相鄰磁體間的漏磁以外，還起到冷卻風(fēng)道的作用。為使筒狀磁 軛l成為牢固的整體，在矽鋼片上涂絕緣粘結(jié)劑，兩端貼上厚夾板14，壓實(shí)后 用軸向螺栓緊固(未畫)；磁軛臺(tái)也作相同的處理。當(dāng)單塊永磁體的軸向長度比 轉(zhuǎn)子短時(shí)，用幾塊永磁體軸向拼接.
實(shí)施例2:
將矽鋼片沖壓成圖5的形狀。疊合后用軸向螺栓(未畫)穿牢,使磁軛臺(tái)和筒 狀磁軛成為一體，稱齒狀磁軛7。實(shí)施例2的其余部分跟實(shí)施例1相同。實(shí)施例3:
在實(shí)施例1的由矽鋼片疊合而成的磁軛中，夾入與矽鋼片形狀相同的3-15 毫米厚的環(huán)狀鐵板10，鐵板的位置是使磁軛臺(tái)的安裝孔8與鐵板上的安裝孔15 重合。這是為避免在矽鋼片疊層中在平行于表面打孔有困難時(shí)采用的方案。
實(shí)施例4:
在實(shí)施例l要求不高的場合，筒狀磁軛和磁軛臺(tái)都用軟鐵或低碳鋼做成。
權(quán)利要求
1.一種永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，由高導(dǎo)磁率的筒狀磁軛(1)、瓦狀的高導(dǎo)磁率的磁軛臺(tái)(2)、瓦狀永磁體(3)、轉(zhuǎn)軸(4)和輪輻(5)組成，其特征在于瓦狀磁軛臺(tái)(2)沿圓周等距離排布于筒狀磁軛的圓柱表面，相鄰磁軛臺(tái)之間留有空隙(6)；永磁體(3)安裝在磁軛臺(tái)(2)上，并且永磁體(3)的底面與磁軛臺(tái)(2)的外表面重合；磁體內(nèi)的磁力線方向?yàn)閺较颍噜彺朋w的極性相反。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:其筒狀磁軛(l)由沖 壓矽鋼片疊合壓緊而成，并加軸向螺栓使其成一體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:轉(zhuǎn)子中，其筒狀磁軛 和瓦狀磁軛臺(tái)做成一體，即將矽鋼片沖成齒輪狀，再疊合和緊固成整體,這部件 定義為齒狀磁軛(7)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:瓦狀磁軛臺(tái)上沿徑 向鉆有安裝孔(8)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述之永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:轉(zhuǎn)子中，其瓦狀 永磁體(3)上鉆有沉頭孔或階梯孔(9)，利用螺栓(16)和沉頭孔或階梯孔(9)將瓦 狀永磁體(3)及磁軛臺(tái)(2)固定于筒狀磁軛(1)上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述之永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:筒狀磁軛由矽鋼片 和厚度為3-15毫米厚的形狀與矽鋼片相同的環(huán)狀鐵板(10)疊合而成,鐵板的位 置使永磁體的沉頭安裝孔(9)和環(huán)狀鐵板的外圓上的安裝孔(15)重合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述之永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:齒狀磁軛由矽鋼片 和3-15毫米厚的形狀和矽鋼片相同的齒狀鐵板(10)疊合而成,鐵板的位置使永 磁體的安裝孔(9)和鐵板上的安裝孔(15)重合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:轉(zhuǎn)子中，其磁軛(l)和磁軛臺(tái)(2)由低碳鋼或軟鐵制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。由筒狀磁軛、磁軛臺(tái)、瓦狀永磁體、輪輻和轉(zhuǎn)軸組成。永磁鐵和磁軛臺(tái)用無磁不銹鋼螺栓緊固在筒狀磁軛上，永磁體在轉(zhuǎn)子的最外緣，永磁體的極性沿圓周交替排列。磁軛臺(tái)減少了相鄰磁體間的漏磁，提高了永磁體的利用率。本轉(zhuǎn)子磁路設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，永磁鐵用量少，特別適合于低轉(zhuǎn)速的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
文檔編號(hào)H02K1/27GK101640442SQ20091010890
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者陸美娟 申請(qǐng)人:陸美娟