專利名稱：兆瓦級(jí)高壓永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種兆瓦級(jí)高壓永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
與傳統(tǒng)的能源產(chǎn)業(yè)相比，風(fēng)能是無污染、可再生，具有廣闊的應(yīng)用前景的新能源產(chǎn) 業(yè)。如今利用風(fēng)能發(fā)電已成為當(dāng)今世界新能源研究方向的主流，但是，已經(jīng)并網(wǎng)運(yùn)行的永磁 風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中存在溫升過高的問題，這極易使永磁發(fā)電機(jī)內(nèi)的永磁體發(fā)生不可 逆退磁，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)無法正常工作，并且維修成本昂貴，更嚴(yán)重的情況會(huì)使發(fā)電機(jī)燒毀，甚 至爆炸?，F(xiàn)有的永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中溫升過高的原因主要是發(fā)電機(jī)輸出的電壓 較低、電流較大，這使得損耗增加，導(dǎo)致電機(jī)的溫升增高，同時(shí)散熱冷卻系統(tǒng)的效率低，這縮 短了電機(jī)的使用壽命，甚至?xí)斐刹豢蓮浹a(bǔ)的損失。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種兆瓦級(jí)高壓永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它解決了現(xiàn)有永磁風(fēng)力 發(fā)電機(jī)的溫升過高的問題。兆瓦級(jí)高壓永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它包括定子和轉(zhuǎn)子，定子的內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子的外 表面之間為氣隙，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心、多個(gè)永磁體、多個(gè)非導(dǎo)磁體和多個(gè)阻尼條，轉(zhuǎn)子 鐵心的外圓周表面有多個(gè)凸極，每個(gè)凸極根部的兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)永磁體，每個(gè)永磁體的磁 極方向呈切向設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵心上，每相鄰的兩個(gè)凸極上的兩個(gè)相鄰永磁體之間設(shè)置一個(gè)非 導(dǎo)磁體，非導(dǎo)磁體上沿轉(zhuǎn)子的軸向和徑向分別設(shè)置多個(gè)散熱孔，每個(gè)凸極的外圓周表面下 埋有多個(gè)阻尼條，多個(gè)阻尼條與轉(zhuǎn)子的軸向平行。兆瓦級(jí)高壓永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它包括定子和轉(zhuǎn)子，定子的內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子的外 表面之間為氣隙，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心、多個(gè)永磁體、多個(gè)非導(dǎo)磁體和多個(gè)阻尼條，轉(zhuǎn)子 鐵心的外圓周表面有多個(gè)凸極，轉(zhuǎn)子鐵心上與每個(gè)凸極對(duì)應(yīng)的一個(gè)永磁體槽內(nèi)設(shè)置一個(gè)永 磁體，每個(gè)永磁體的磁極方向呈徑向設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵心上，每相鄰的兩個(gè)凸極之間設(shè)置一個(gè) 非導(dǎo)磁體，非導(dǎo)磁體上沿轉(zhuǎn)子的軸向和徑向分別設(shè)置多個(gè)散熱孔，每個(gè)凸極的外圓周表面 下埋有多個(gè)阻尼條，多個(gè)阻尼條與轉(zhuǎn)子的軸向平行。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)用新型在轉(zhuǎn)子的非導(dǎo)磁體上設(shè)置了多個(gè)軸向和徑向的散熱孔，它使發(fā)電機(jī)的 總體散熱效率提高，有效的抑制了凸極轉(zhuǎn)子鐵心產(chǎn)生的熱量向永磁體上的傳導(dǎo)，可避免永 磁體的高溫退磁；在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)加入阻尼條，抑制了發(fā)電機(jī)輸出的震蕩，減小了對(duì)發(fā)電機(jī)外 圍設(shè)備損害，從而減少了發(fā)電機(jī)的故障并提高了發(fā)電機(jī)的利用率。

圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中轉(zhuǎn)子的第一種形式的局部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1中轉(zhuǎn)子的第二種形式的局部結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型在使用中 與外圍設(shè)備的連接示意圖，其中A為風(fēng)輪，B為本實(shí)用新型所述的兆瓦級(jí)高壓永磁同步風(fēng)力 發(fā)電機(jī)，C為整流單元，D為穩(wěn)壓單元，E為逆變單元，F(xiàn)為電網(wǎng)。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1、圖2和圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括定 子1和轉(zhuǎn)子2，定子1的內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子2的外表面之間為氣隙，所述轉(zhuǎn)子2包括轉(zhuǎn)子鐵心 2-1、多個(gè)永磁體2-2、多個(gè)非導(dǎo)磁體2-3和多個(gè)阻尼條2-4，轉(zhuǎn)子鐵心2_1的外圓周表面有 多個(gè)凸極2-1-1，每個(gè)凸極2-1-1根部的兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)永磁體2-2，每個(gè)永磁體2-2的磁 極方向呈切向設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵心2-1上，每相鄰的兩個(gè)凸極2-1-1上的兩個(gè)相鄰永磁體2-2 之間設(shè)置一個(gè)非導(dǎo)磁體2-3，非導(dǎo)磁體2-3上沿轉(zhuǎn)子2的軸向和徑向分別設(shè)置多個(gè)散熱孔 2-3-1，每個(gè)凸極2-1-1的外圓周表面下埋有多個(gè)阻尼條2-4，多個(gè)阻尼條2-4與轉(zhuǎn)子2的軸 向平行。由于發(fā)電機(jī)在風(fēng)速變化時(shí)，其繞組內(nèi)的電壓電流會(huì)形成一個(gè)震蕩的過程，對(duì)外接 電力電子器件會(huì)產(chǎn)生沖擊，易產(chǎn)生電子器件的損壞。在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子2上增加阻尼條2-4 可以對(duì)該震蕩過程增加阻力，形成阻尼震蕩，從而形成一定的緩沖作用，解決了發(fā)電機(jī)運(yùn)行 時(shí)的震動(dòng)問題。本實(shí)施方式所述的兆瓦級(jí)高壓永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)在使用時(shí)，可以通過增加定 子1上纏繞的定子繞組的匝數(shù)來提高發(fā)電機(jī)的電壓輸出，控制輸出電壓在6000伏，使發(fā)電 機(jī)的輸出電流減小，可降低發(fā)電機(jī)的損耗和發(fā)熱，延長電機(jī)的使用壽命，并提高短路負(fù)載能 力；增加定子1上纏繞的定子繞組的匝數(shù)來提高發(fā)電機(jī)的直流母線電壓，還可以減少電力 電子變流器、直流母線電壓的損耗，并省掉并網(wǎng)使用時(shí)的升壓變壓器，降低了風(fēng)力發(fā)電的成 本，并且維護(hù)簡單，可以進(jìn)一步減少后期維護(hù)成本。當(dāng)作為高壓永磁發(fā)電機(jī)組使用時(shí)，不僅 比傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)減少許多元件，而且提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)在過載及高壓電網(wǎng)擾動(dòng)下的運(yùn)行 能力，因此維護(hù)起來簡單。同時(shí)相比于同功率等級(jí)的感應(yīng)發(fā)電機(jī)，定子繞組產(chǎn)生的熱量大幅 降低。尤其對(duì)于大型風(fēng)力發(fā)電場合，使用本實(shí)用新型可提高整體運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施方式
二 下面結(jié)合圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不 同之處在于它還包括絕熱體2-5，所述絕熱體2-5設(shè)置在每個(gè)永磁體2-2與凸極轉(zhuǎn)子鐵心 2-1的接觸面之間。其它組成及連接關(guān)系與實(shí)施方式一相同。發(fā)電機(jī)溫升過高易造成永磁體2-2的不可逆退磁，致使發(fā)電機(jī)無法正常工作。絕 熱體2-5采用新型無機(jī)纖維狀納米絕熱材料，可以有效抑制轉(zhuǎn)子鐵心2-1產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo) 到永磁體2-2上，其極佳的絕熱性能可進(jìn)一步避免永磁體2-2高溫退磁，從而減少故障提高 風(fēng)力發(fā)電機(jī)利用率。
具體實(shí)施方式
三下面結(jié)合圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式一或二 的不同之處在于所述非導(dǎo)磁體2-3上的軸向和徑向的散熱孔2-3-1相通。其它組成及連接 關(guān)系與實(shí)施方式一或二相同。非導(dǎo)磁體2-3上的軸向和徑向的散熱孔2-3-1相通能夠更進(jìn)一步提高發(fā)電機(jī)的總 體散熱效率。
具體實(shí)施方式
四下面結(jié)合圖1、圖3和圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括定子1和轉(zhuǎn)子2，定子1的內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子2的外表面之間為氣隙，所述轉(zhuǎn)子2包括轉(zhuǎn)子鐵心 2-1、多個(gè)永磁體2-2、多個(gè)非導(dǎo)磁體2-3和多個(gè)阻尼條2-4，轉(zhuǎn)子鐵心2_1的外圓周表面有 多個(gè)凸極2-1-1，轉(zhuǎn)子鐵心2-1上與每個(gè)凸極2-1-1對(duì)應(yīng)的一個(gè)永磁體槽內(nèi)設(shè)置一個(gè)永磁體 2-2，每個(gè)永磁體2-2的磁極方向呈徑向設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵心2-1上，每相鄰的兩個(gè)凸極2-1-1 之間設(shè)置一個(gè)非導(dǎo)磁體2-3，非導(dǎo)磁體2-3上沿轉(zhuǎn)子2的軸向和徑向分別設(shè)置多個(gè)散熱孔 2-3-1，每個(gè)凸極2-1-1的外圓周表面下埋有多個(gè)阻尼條2-4，多個(gè)阻尼條2-4與轉(zhuǎn)子2的軸 向平行。由于發(fā)電機(jī)在風(fēng)速變化時(shí)，其繞組內(nèi)的電壓電流會(huì)形成一個(gè)震蕩的過程，對(duì)外接 電力電子器件會(huì)產(chǎn)生沖擊，易產(chǎn)生電子器件的損壞。在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子2上增加阻尼條2-4 可以對(duì)該震蕩過程增加阻力，形成阻尼震蕩，從而形成一定的緩沖作用，解決了發(fā)電機(jī)運(yùn)行 時(shí)的震動(dòng)問題。本實(shí)施方式所述的兆瓦級(jí)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)在使用時(shí)，可以通過增加定子1上 纏繞的定子繞組的匝數(shù)來提高發(fā)電機(jī)的電壓輸出，控制輸出電壓在6000伏，使發(fā)電機(jī)的輸 出電流減小，可降低發(fā)電機(jī)的損耗和發(fā)熱，延長電機(jī)的使用壽命，并提高短路負(fù)載能力；增 加定子1上纏繞的定子繞組的匝數(shù)來提高發(fā)電機(jī)的直流母線電壓，還可以減少電力電子變 流器、直流母線電壓的損耗，并省掉并網(wǎng)使用時(shí)的升壓變壓器，降低了風(fēng)力發(fā)電的成本，并 且維護(hù)簡單，可以進(jìn)一步減少后期維護(hù)成本。當(dāng)作為高壓永磁發(fā)電機(jī)組使用時(shí)，不僅比傳統(tǒng) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)減少許多元件，而且提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)在過載及高壓電網(wǎng)擾動(dòng)下的運(yùn)行能力， 因此維護(hù)起來簡單。同時(shí)相比于同功率等級(jí)的感應(yīng)發(fā)電機(jī)，定子繞組產(chǎn)生的熱量大幅降低。 尤其對(duì)于大型風(fēng)力發(fā)電場合，使用本實(shí)用新型可提高整體運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施方式
五下面結(jié)合圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式四的不 同之處在于它還包括絕熱體2-5，所述絕熱體2-5設(shè)置在每個(gè)永磁體2-2與轉(zhuǎn)子鐵心2-1的 接觸面之間。其它組成及連接關(guān)系與實(shí)施方式四相同。發(fā)電機(jī)溫升過高易造成永磁體2-2的不可逆退磁，致使發(fā)電機(jī)無法正常工作。絕 熱體2-5采用新型無機(jī)纖維狀納米絕熱材料，可以有效抑制轉(zhuǎn)子鐵心2-1產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo) 到永磁體2-2上，其極佳的絕熱性能可進(jìn)一步避免永磁體2-2高溫退磁，從而減少故障提高 風(fēng)力發(fā)電機(jī)利用率。
具體實(shí)施方式
六下面結(jié)合圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式四或五 的不同之處在于所述非導(dǎo)磁體2-3上的軸向和徑向的散熱孔2-3-1相通。其它組成及連接 關(guān)系與實(shí)施方式四或五相同。非導(dǎo)磁體2-3上的軸向和徑向的散熱孔2-3-1相通能夠更進(jìn)一步提高發(fā)電機(jī)的總 體散熱效率。
權(quán)利要求一種兆瓦級(jí)高壓永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它包括定子(1)和轉(zhuǎn)子(2)，定子(1)的內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子(2)的外表面之間為氣隙，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(2)包括轉(zhuǎn)子鐵心(2-1)、多個(gè)永磁體(2-2)、多個(gè)非導(dǎo)磁體(2-3)和多個(gè)阻尼條(2-4)，轉(zhuǎn)子鐵心(2-1)的外圓周表面有多個(gè)凸極(2-1-1)，每個(gè)凸極(2-1-1)根部的兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)永磁體(2-2)，每個(gè)永磁體(2-2)的磁極方向呈切向設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵心(2-1)上，每相鄰的兩個(gè)凸極(2-1-1)上的兩個(gè)相鄰永磁體(2-2)之間設(shè)置一個(gè)非導(dǎo)磁體(2-3)，非導(dǎo)磁體(2-3)上沿轉(zhuǎn)子(2)的軸向和徑向分別設(shè)置多個(gè)散熱孔(2-3-1)，每個(gè)凸極(2-1-1)的外圓周表面下埋有多個(gè)阻尼條(2-4)，多個(gè)阻尼條(2-4)與轉(zhuǎn)子(2)的軸向平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級(jí)高壓永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于它還包括絕 熱體(2-5)，所述絕熱體(2-5)設(shè)置在每個(gè)永磁體(2-2)與凸極轉(zhuǎn)子鐵心(2-1)的接觸面之 間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的兆瓦級(jí)高壓永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述非 導(dǎo)磁體(2-3)上的軸向和徑向的散熱孔(2-3-1)相通。
4.一種兆瓦級(jí)高壓永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它包括定子(1)和轉(zhuǎn)子(2)，定子(1)的內(nèi)表 面和轉(zhuǎn)子(2)的外表面之間為氣隙，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(2)包括轉(zhuǎn)子鐵心(2-1)、多個(gè) 永磁體(2-2)、多個(gè)非導(dǎo)磁體(2-3)和多個(gè)阻尼條(2-4)，轉(zhuǎn)子鐵心(2-1)的外圓周表面有 多個(gè)凸極(2-1-1)，轉(zhuǎn)子鐵心(2-1)上與每個(gè)凸極(2-1-1)對(duì)應(yīng)的一個(gè)永磁體槽內(nèi)設(shè)置一個(gè) 永磁體(2-2)，每個(gè)永磁體(2-2)的磁極方向呈徑向設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵心(2-1)上，每相鄰的兩 個(gè)凸極(2-1-1)之間設(shè)置一個(gè)非導(dǎo)磁體(2-3)，非導(dǎo)磁體(2-3)上沿轉(zhuǎn)子(2)的軸向和徑向 分別設(shè)置多個(gè)散熱孔(2-3-1)，每個(gè)凸極(2-1-1)的外圓周表面下埋有多個(gè)阻尼條(2-4)， 多個(gè)阻尼條(2-4)與轉(zhuǎn)子(2)的軸向平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兆瓦級(jí)高壓永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于它還包括絕 熱體(2-5)，所述絕熱體(2-5)設(shè)置在每個(gè)永磁體(2-2)與轉(zhuǎn)子鐵心(2-1)的接觸面之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的兆瓦級(jí)高壓永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述非 導(dǎo)磁體(2-3)上的軸向和徑向的散熱孔(2-3-1)相通。
專利摘要兆瓦級(jí)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的溫升過高的問題。它的定子的內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子的外表面之間為氣隙，轉(zhuǎn)子鐵心的外圓周表面有多個(gè)凸極，每個(gè)凸極根部的兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)永磁體，每個(gè)永磁體的磁極方向呈切向設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵心上，每相鄰的兩個(gè)凸極上的兩個(gè)相鄰永磁體之間設(shè)置一個(gè)非導(dǎo)磁體，非導(dǎo)磁體上沿轉(zhuǎn)子的軸向和徑向分別設(shè)置多個(gè)散熱孔，每個(gè)凸極的外圓周表面下埋有多個(gè)阻尼條，多個(gè)阻尼條與轉(zhuǎn)子的軸向平行；還可將永磁體的磁極方向呈徑向設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵心上，轉(zhuǎn)子鐵心上與每個(gè)凸極對(duì)應(yīng)的永磁體槽內(nèi)設(shè)置永磁體，每相鄰的兩個(gè)凸極之間設(shè)置一個(gè)非導(dǎo)磁體。本實(shí)用新型作為一種同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
文檔編號(hào)H02K1/32GK201584875SQ201020301650
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月27日
發(fā)明者張曉晨, 李偉力, 李志鵬, 沈稼豐, 程鵬, 袁世鵬 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)