专利名称：永磁调速电机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电机，具体涉及一种应用于风力发电系统的的多工况永磁调速电机。
背景技术：
目前研制的恒速主发电机结合调速电动机的风力发电系统中所用到的调速电机需要根据系统指令工作在高速小扭矩电动状态、低速大扭矩电动状态、低速大扭矩发电状态、高速小扭矩发电状态。目前该系统中所使用的调速电机存在如下难题:(I)冷却风扇直接装在调速电机转轴末端；当调速电机工作在低速大扭矩电动状态时，风扇转速也很低，不能够提供足够的冷却风量；调速电机工作在低速大扭矩发电状态时，风扇转速很低且转速反向，能提供的风量很低且风向与技术要求相反，冷却效果进一步下降；调速电机工作在高速小扭矩发电状态时，风扇转速反向，虽然能提供足够的风量，但是风向与技术要求相反，冷却效果也不理想；总之因为冷却问题调速电机能效不能完全发挥，需要使用更大功率等级的调速电机。(2)每极转子磁钢及转子磁钢安装槽为一字一整段式，即每极磁钢由一整块磁钢构成，每极磁钢安装槽为单槽；当调速电机工作在高速状态时，转子难以承受此时受到的极大离心力，强度很难满足要求；而且电机工作在高速小扭矩电动和发电状态时需要对电机进行弱磁，每极转子磁钢及转子磁钢安装槽为一字一整段式，将给电机弱磁造成困难，导致电机需要很大的弱磁电流，降低电机高速小扭矩电动和发电状态时的工作效率并增加此时电机温升，甚至根本无法到达所需的弱磁状态。
发明内容本实用新型的目的在于针对上述风力发电系统中所用到的调速电机工作在低速大扭矩电动状态、低速大扭矩发电状态、高速小扭矩发电状态时的冷却问题，电机工作在高速状态时的转子铁芯强度不够的问题，以及电机弱磁困难的问题，提供一种在低速大扭矩电动状态、低速大扭矩发电状态、高速小扭矩发电状态时都能有效发挥电机最大能效，高速运行时转子铁芯强度可靠，且弱磁难度较小的改进型的多工况永磁调速电机。本实用新型的目的是通过如下的技术方案来实现的:该永磁调速电机，主要用于风力发电系统，它包括调速电机主机，还包括安装于调速电机主机非轴伸端的变极变速轴流风机；所述调速电机主机的转子包括转子铁芯和安装于转子铁芯上的磁钢，每极磁钢和转子铁芯上的磁钢安装槽均相应分为三段，每段磁钢安装槽之间设有连接棱。更具体的方案是，所述每极磁钢和转子铁芯上的磁钢安装槽的左、中、左三段的宽度比例为1:2:1，每段磁钢安装槽之间的连接棱的宽度为2.5mm。不同方案的电机转子的左、中、右三段磁钢安装槽及磁钢宽度比例、每段磁钢安之间的连接棱宽度需利用ansoft和ansys进行电气和机械性能的校核，并进行适当调整。本实用新型的工作原理是:当调速电机工作在高速小扭矩电动或发电状态时，电机热负荷较低、发热量较小，独立工作的轴流风机工作在低速状态，提供较小的风量即可达到良好的冷却效果，能够减少轴流风机耗能；当电机工作在低速大扭矩电动或发电状态时，电机热负荷较高、发热量较大，独立工作的轴流风机工作在高速状态，提供足够的风量保证冷却效果。因转子磁钢安装槽分为三段，并增加了磁钢安装槽间的连接棱，增强了转子铁芯强度，能够满足调速电机高速运行时对转子铁芯的强度要求。另外，由于增加了磁钢安装槽间的连接棱，电机弱磁性能也得到了改善，降低了电机弱磁难度。本实用新型的优点在于:(I)调速电机工作在高速小扭矩电动状态、低速大扭矩电动状态、低速大扭矩发电状态、高速小扭矩发电状态时，都能完全发挥电机的最大能效，不需要因为冷却问题而使用更大功率等级的电动机，降低了系统的体积、重量和成本。(2)轴流风机可根据调速电机工况及发热量的不同，调整风机转速和风量，既能保证冷却效果，又可以节约系统能源。(3)转子磁钢及转子磁钢安装槽改为三段式，并增加了磁钢安装槽间的连接棱，增强了转子铁芯强度，满足了调速电机高速运行时对转子铁芯的强度要求。(4)由于增加了磁钢安装槽间的连接棱，电机弱磁性能得到了改善，降低了电机弱磁难度，从而减小了高速弱磁状态时所需的弱磁电流，提高了电机高速小扭矩电动和发电状态时的工作效率，并降低了此时的电机温升。
图1为本实用新型实施例的半剖结构示意图。图2为图1中调速电机的转子结构示意图。图3为图2的A-A向剖面图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一点详细的描述。参见图1，本实施例包括调速电机主机I，还包括安装于调速电机主机I右端的独立工作的变极变速轴流风机2。参见图2、图3，调速电机主机I的转子包括转子铁芯3和安装于转子铁芯3上的磁钢4，从图3中可见，每极磁钢和转子铁芯上的磁钢安装槽均相应分为左、中、右三段，每段磁钢安装槽之间设有连接棱5。本实施例中，每极磁钢和转子铁芯上的磁钢安装槽的左、中、左三段的宽度比例为1:2:1，每段磁钢安装槽之间的连接棱的宽度为2.5mm。不同方案的电机的左、中、右三段转子磁钢安装槽及转子磁钢宽度比例、磁钢安装槽之间的连接棱宽度需利用ansoft和ansys进行电气和机械性能的校核，并进行适当调整。首先，当调速电机工作在高速小扭矩电动或发电状态时，电机热负荷较低、发热量较小，独立工作的轴流风机工作在低速状态，提供较小的风量；当电机工作在低速大扭矩电动或发电状态时，电机热负荷较高、发热量较大，独立工作的轴流风机工作在高速状态，提供较大的风量，即独立工作的轴流风机的设计保证电机在各种工况下都能发挥最大能效。其次，轴流风机可根据调速电机工况及发热量的不同，调整风机转速和风量，既能保证冷却效果、又可以节约系统能源。再次，转子磁钢及转子磁钢安装槽改为三段式，并增加了磁钢安装槽间的连接棱，增强了转子铁芯强度，满足了调速电机高速运行时对转子铁芯的强度要求。最后，由于增加了磁钢安装槽间的连接棱，电机弱磁性能得到了改善，降低了电机弱磁难度，从而减小了高速弱磁状态时所需的弱磁电流，提高了电机高速小扭矩电动和发电状态时的工作效率，并降低了此时的电机温升。
权利要求1.一种永磁调速电机，主要用于风力发电系统，它包括调速电机主机，其特征在于:它还包括安装于调速电机主机非轴伸端的变极变速轴流风机；所述调速电机主机的转子包括转子铁芯和安装于转子铁芯上的磁钢，每极磁钢和转子铁芯上的磁钢安装槽均相应分为三段，每段磁钢安装槽之间设有连接棱。
2.根据权利要求1所述的永磁调速电机，其特征在于:所述每极磁钢和转子铁芯上的磁钢安装槽的左、中、右三段的宽度比例为1:2:1，每段磁钢安装槽之间的连接棱的宽度为2.5mmο
专利摘要本实用新型属于电机，具体涉及一种应用于风力发电系统的多工况永磁调速电机。本实用新型包括调速电机主机，还包括安装于调速电机主机非轴伸端的变极变速轴流风机；所述调速电机主机的转子包括转子铁芯和安装于转子铁芯上的磁钢，每极磁钢和转子铁芯上的磁钢安装槽均相应分为三段，每段磁钢安装槽之间设有连接棱。本实用新型在低速大扭矩电动状态、低速大扭矩发电状态、高速小扭矩发电状态时都能有效发挥电机最大能效，高速运行时转子铁芯强度可靠，且弱磁难度较小。
文档编号H02K9/04GK202931115SQ20122061877
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月21日 优先权日2012年11月21日
发明者周潮, 徐卫东, 杨振河, 周晓文 申请人:湘电莱特电气有限公司