轉子磁鋼固定結構及方法與流程

2023-09-19 17:07:20

本發明涉及電機領域，具體地講，本發明涉及一種轉子磁鋼固定結構及方法。

背景技術：

現有的永磁電機轉子磁鋼固定方法，採用在轉子內壁沿轉子的軸向安裝壓條或開磁鋼槽的形式，將磁鋼大致沿軸向推入壓條之間或磁鋼槽後固定。為了保證固定牢固，還可以進一步在磁鋼與轉子內壁之間設置粘結劑層。

現有的磁鋼固定方法，由於壓條或磁鋼槽與轉子軸向保持固定角度，同一列磁極中每塊磁鋼與轉子軸向形成的角度相同，同一極磁鋼無法實現多個角度排列。這種方法雖然能降低電機的齒槽轉矩和切向轉矩的脈動，但是會在轉子或定子上產生軸向電磁力。該軸向電磁力的頻率如果與電機定子或轉子的軸向固有頻率接近，將會導致電機產生較大的軸向振動和噪聲。故現行磁鋼排列方式局限性較大，不能有效降低可能引起電機振動和噪聲的諧波電磁力，電機的長期穩定運行存在一定風險。

因此，需要提供一種能夠有效降低軸向電磁力並且能夠保證電機長期穩定運行的轉子磁鋼固定結構及方法。

技術實現要素：

本發明的目的在於解決上述問題，根據本發明的一方面，提供一種轉子磁鋼固定結構，轉子磁鋼固定結構可包括轉子和固定轉子內壁上磁鋼的縱向壓條，縱向壓條可被分為多個分段壓條，多個分段壓條以轉子的軸向為基準以不同的方向傾斜排列。

可選地，轉子磁鋼固定結構還可包括安裝在相鄰的兩個分段壓條之間以固定磁鋼的楔子。

可選地，分段壓條可包括平行布置的至少兩個子壓條。

可選地，分段壓條可包括至少兩個分段壓條且沿軸向彼此相鄰排列或相互分離。

可選地，至少兩個分段壓條中的同一分段壓條所壓緊的磁鋼可按照相同的方向傾斜。

可選地，多個分段壓條可至少包括第一分段壓條和設置在第一分段壓條下端的第二分段壓條，第一分段壓條可以向第一方向傾斜，並與軸向之間成第一角度；第二分段壓條可以向與第一方向相反的第二方向傾斜，並與軸向之間成第二角度。

可選地，同一分段壓條所壓緊的磁鋼可以與相應的分段壓條垂直。

可選地，分段壓條沿軸向的長度可以相同且在兩個傾斜方向上的傾斜距離也可以相同。

可選地，分段壓條上可設置有孔，分段壓條可通過螺栓穿過該孔固定在轉子的內壁上。

根據本發明的另一方面，提供一種轉子磁鋼固定方法，該方法可包括將第一分段壓條固定在轉子的內壁上；將磁鋼固定在第一分段壓條之間；將第二分段壓條固定在第一分段壓條的下端；將磁鋼固定在第二分段壓條之間；其中，第一分段壓條和第二分段壓條以轉子的軸向為基準向相反的兩個方向傾斜。

可選地，該方法還可包括在第一分段壓條和第二分段壓條之間安裝楔子。

可選地，固定在第一分段壓條之間的磁鋼的傾斜方向可以相同和/或固定在第二分段壓條之間的磁鋼的傾斜方向可以相同。

可選地，固定在第一分段壓條之間的磁鋼的傾斜方向可以與固定在第二分段壓條之間的磁鋼的傾斜方向不同。

可選地，固定在第一分段壓條之間的磁鋼可以與第一分段壓條垂直和/或固定在第二分段壓條之間的磁鋼可以與第二分段壓條垂直。

可選地，第一分段壓條和第二分段壓條沿軸向的長度可以相同且在兩個傾斜方向上的傾斜距離也可以相同。

當利用分段壓條設計使電機的轉子磁鋼按照不同的方向傾斜時，電機的電磁力的軸向分量將會減小或抵消，由此減小電機的軸向電磁合力，減小電機在軸向上的振動。在不同的分段壓條之間安裝楔子使磁鋼更加穩固，保證電機的安全性。另外，使同一分段壓條內的磁鋼按照相同的方向傾斜，可以便於轉子磁鋼的安裝，提高人工操作的安全性。使不同分段壓條內的磁鋼按照不同的方向傾斜，可有效降低軸向電磁力，保證電機的長期有效的運行。

附圖說明

圖1是根據現有技術中的轉子磁鋼固定結構示意圖；

圖2A和圖2B是根據本發明的實施例的轉子磁鋼固定結構的示意圖；

圖3A至圖3D示出根據本發明的實施例的轉子磁鋼的固定安裝的分步示意圖；

圖4是示出根據本發明的實施例的轉子磁鋼固定的流程圖。

具體實施方式

為了使本領域技術人員能夠更好的理解本發明，下面結合附圖對本發明的具體實施例進行詳細描述。

根據本發明的實施例可應用於風力發電機的轉子磁鋼固定，但本發明的實施例不限於此。

如圖1所示，現有技術中的轉子磁鋼固定結構包括平行安裝的多個縱向壓條，多個縱向壓條通過螺栓固定在轉子的內壁上，相鄰的兩個壓條之間形成磁鋼安裝空間或磁鋼槽，磁鋼固定在磁鋼安裝空間或磁鋼槽中。

參照圖1，磁鋼與壓條垂直。具體地，從徑向方向看，磁鋼的長度方向與壓條的固定方向垂直。壓條方向或壓條的固定方向與轉子的軸向之間形成β角。位於相鄰的兩個壓條之間的每塊磁鋼與旋轉方向形成的角度也為β。

壓條方向與轉子的軸向成預定角度有利於降低電機的齒槽轉矩和切向轉矩的脈動。然而，由於磁鋼排列方向與軸向形成一定的角度而非重合，因此會在電機的軸向上產生軸向電磁力F，如果軸向電磁力F的頻率與電機的定子或轉子的軸向固定頻率接近，將會導致電機在軸向上產生較大的振動和噪聲。電機的長期運行會存在一定的風險。

根據本發明的實施例，採用分段壓條設計，使磁鋼按照不同的方向傾斜排列，由此減小電磁力的軸向分量，減小電機的振動。

根據本發明的實施例，使不同分段壓條內的磁鋼按照不同的方向排列，由此減小或抵消軸向電磁力F，從而降低電機的振動和噪聲，保證電機的長期運行。

下面將結合圖2A和圖2B對本發明的實施例進行詳細描述。

根據本發明的實施例的電機的轉子磁鋼固定結構可包括轉子101、第一分段壓條102和第二分段壓條103。

轉子101可以圍繞電機的定子旋轉。為便於說明，圖2A僅示出沿周向的轉子101的局部，圖2A所示的旋轉方向可以是局部定子的旋轉圓周的切向方向。

原先安裝在轉子101的內壁上的縱向壓條可被分為兩段，即第一分段壓條102和第二分段壓條103。第一分段壓條102和第二分段壓條103可通過螺栓固定安裝在轉子101的內壁上。第一分段壓條102可以以軸向為基準向第一方向傾斜，因此第一分段壓條102的固定方向可以與軸向形成第一角度(例如，γ1)；第二分段壓條103可以以軸向為基準向第二方向傾斜，因此第二分段壓條103的固定方向可以與軸向形成第二角度(例如，γ2)。

第一分段壓條102和第二分段壓條103可分別包括平行布置的多個子壓條。磁鋼104可被推入第一分段壓條102之間(例如，磁鋼104被推入第一分段壓條102的相鄰的兩個子壓條之間)，磁鋼104與第一分段壓條102成預定角度(例如，垂直)，因此磁鋼104的排列方向也與軸向形成固定的角度。

可選地，磁鋼104可以不與分段壓條垂直，只要保證同一分段壓條之間的磁鋼104按照相同的傾斜方向傾斜即可。

相應地，第二分段壓條103之間也被推入磁鋼104，且這些磁鋼104按照相同的傾斜方向傾斜。

如圖2A所述，當第一分段壓條102和第二分段壓條103分別以軸向為基準向相反的兩個方向(例如，第一方向和第二方向)傾斜時，可在電機的軸向上產生兩個方向相反的電磁力分量F1和F2，從而使電機的軸向上的電磁合力減小或抵消，由此減小電機的振動和噪聲，保證電機的長期穩定運行。

如圖2B所示，在第一分段壓條102與第二分段壓條103之間可安裝/固定有楔子105。具體地，可在第一分段壓條102的下端安裝楔子105，或者在第二分段壓條103的上端安裝楔子105，使得相鄰的分段壓條以及其中的磁鋼104緊密貼合，使得分段壓條內的磁鋼104保持穩固。可選地，楔子105可以與相鄰的兩個分段壓條以及相鄰的兩個分段壓條內的磁鋼104貼合。另外，在圖2B中，為便於描述楔子105的安裝位置，沒有示出第二分段壓條103內的磁鋼104。

第一分段壓條102和第二分段壓條103在軸向上的長度L1和L2可以相同，第一分段壓條102向第一方向偏移與軸向的距離b1(即，傾斜距離)可以與第二分段壓條103向第二方向偏移的距離b2(即，傾斜距離)相同。

在這種情況下，可以最大程度地減小電機的軸向上的電磁合力(例如，電磁合力為零)，由此使電機的振動和噪聲最小，保證電機的長期穩定運行。

另外，分段壓條的數量不限於兩個，根據本發明的實施例的電機轉子磁鋼固定結構可包括更多個分段壓條，只要其中的分段壓條以軸向為基準向不同的方向傾斜，使得固定安裝在各段的磁鋼按照不同的方向傾斜，即可使在電機的軸向上產生的電磁合力減小。

可選地，可以使每相鄰的兩個分段壓條以軸向為基準向相反的兩個方向傾斜。另外，當分段壓條的數量為四時，可以使固定在最上端的第一分段壓條與固定在最下端的第四分段壓條以軸向為基準向相反的兩個方向傾斜，而使中間的第二分段壓條和第三分段壓條的固定方向與軸向重合。

為使在電機的轉子軸向上產生的電磁合力儘可能小，分段壓條的數量可以為2N(N為正整數)，其中每相鄰的兩個分段壓條以軸向為基準向相反的方向傾斜。另外，分段壓條的數量也可以是2N+1(N為正整數)，只要不同的分段壓條內的磁鋼104的傾斜方向不同即可減小軸向電磁合力。

下面將結合圖3A至圖3D對根據本發明的實施例的轉子磁鋼固定安裝過程進行詳細的描述。

根據本發明的實施例，首先在電機的轉子101的內表面上固定安裝第一分段壓條102。

如圖2A和3A所示，為了降低齒槽轉矩和切向轉矩，第一分段壓條102可以向第一方向傾斜，從而與電機的轉子101的軸向形成第一角度(例如，γ1)。

接著，如圖3B所示，將磁鋼104安裝(例如，固定)在第一分段壓條102之間。例如，可以沿第一分段壓條102的固定方向將磁鋼104從下往上推入第一分段壓條102之間。

可選地，磁鋼104可以與第一分段壓條102垂直。例如，從電機的徑向方向看，磁鋼104的長度方向與第一分段壓條102的固定方向彼此垂直。然而，磁鋼104可以不與第一分段壓條102垂直，只要保證磁鋼104的長度方向與轉子101的軸向不垂直即可。

在圖3A和圖3B中，示出了第一分段壓條102包括4個子壓條的示例。然而，本發明不限於此，第一分段壓條102所包括的子壓條的數量可根據需安裝的磁鋼的列數進行適應性改變。

可選地，為使推入分段壓條內的磁鋼104更加穩固，彼此貼合的更加緊密，可以在第一分段壓條102的下端安裝楔子105。

楔子105可安裝(例如，固定)在第一分段壓條102與第二分段壓條103之間(如圖3D所示)。具體地，可安裝在第一分段壓條102與第二分段壓條103的交界處，以保證不同分段壓條處的磁鋼緊密貼合，保證整個磁鋼列的穩固。

接著，將第二分段壓條103安裝(例如，固定)在轉子101的內壁上。為保證分段壓條之間的緊密連接，第二分段壓條103可固定在第一分段壓條102的下端，並且可首尾相接。

如圖2A和圖3C所示，第二分段壓條103可以向與第一方向相反的第二方向傾斜，以與轉子101的軸向形成第二角度(例如，γ2)。接著，如圖3D所示，將磁鋼104裝入第二分段壓條103之間。具體地，沿第二分段壓條103的固定方向將磁鋼104從下往上(例如，第二分段壓條103的安裝方向)推入第二分段壓條103。

在圖3C和圖3D中，第二分段壓條103包括四個子壓條。然而，本發明不限於此，第二分段壓條103所包括的子壓條的數量可根據需安裝的磁鋼的列數進行適應性改變。

優選地，上述第一角度(γ1)和第二角度(γ2)可以相同，以抵消或最大程度地減小軸向電磁合力。如圖2B所示，當第一角度和第二角度相同且分段壓條的長度相同時，軸向力F1等於軸向力F2，軸向電磁合力為零。

根據本發明的實施例，將位於同一列的磁鋼104分為兩個部分(即，利用兩段分段壓條安裝位於同一列的磁鋼104)，由此減小或抵消軸向電磁合力。然而，本發明不限於此，可以將位於同一列的同極磁鋼104分為更多個部分。即，可利用多個分段壓條安裝位於同一列的磁鋼104，只要多個分段壓條中的至少兩個分段壓條內的磁鋼104傾斜方向不同，即可減小軸向電磁合力，由此降低電機的振動和噪聲，保證電機的長期有效運行。

下面將結合圖4對根據本發明的實施例的轉子磁鋼104固定安裝過程進行詳細說明。

如圖4所示，在S401，將第一分段壓條102安裝(例如，固定)在電機的轉子101的內壁上。根據本發明的實施例，可將第一分段壓條102安裝在電機的轉子101的內壁上，使得第一分段壓條102向第一方向傾斜(如圖3A所示)。

在S402，將磁鋼104安裝(例如，固定)在第一分段壓條102內。根據本發明的實施例，可將磁鋼104沿第一分段壓條102的安裝方向安裝在第一分段壓條102之間(如圖3B所示)。

在S412，為保證同一段分段壓條內的磁鋼104固定的更加牢固或使相鄰的分段壓條貼合的更加緊密，可在第一分段壓條102和第二分段壓條103之間安裝楔子105。

在S403，將第二分段壓條103安裝(例如，固定)在電機的轉子101的內壁上。根據本發明的實施例，可將第二分段壓條103安裝在電機的轉子101的內壁上，使得第二分段壓條103向與第一方向相反的第二方向傾斜(如圖3C所示)。例如，可緊貼第一分段壓條102的下端安裝第二分段壓條103，使其首尾相接。

在S404，將磁鋼104安裝(例如，固定)在第二分段壓條103內。根據本發明的實施例，可將磁鋼104沿第二分段壓條103的固定方向安裝在第二分段壓條103之間(如圖3D所示)。

同理，當分段壓條為更多個(例如，四個)時，可依次安裝剩餘各個分段壓條，並相應安裝楔子105，每個分段壓條與轉子軸向的固定角度不同，且每個分段壓條與上一段楔子105完全貼合。因此，可通過分段壓條和楔子105實現對一列磁極形狀的靈活排布。

根據本發明的實施例，使磁鋼按照不同的方向傾斜，由此減小電機的軸向電磁合力，降低電機的振動和噪聲。

根據本發明的實施例，在不同的分段壓條之間安裝楔子，使磁鋼更加穩固，保證電機的安全性。

根據本發明的實施例，採用分段壓條設計，將磁鋼分段裝入分段壓條，提高磁鋼安裝的安全性。

另外，上述固定結構及方法不僅可適用於風力發電機，還適用於其他各種類型發電機以及電動機。

上面對本發明的具體實施方式進行了詳細描述，雖然已表示和描述了一些實施例，但本領域技術人員應該理解，在不脫離權利要求及其等同物限定其範圍的本發明的原理和精神的情況下，可以對這些實施例進行組合、修改和完善，這些組合、修改和完善也應在本發明的保護範圍內。