永磁发电机及半直驱永磁同步风力发电机组的制作方法

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1.本技术涉及发电机技术领域，尤其涉及一种永磁发电机及半直驱永磁同步风力发电机组。

背景技术：

2.半直驱永磁同步风力发电机组是以低传动比增速箱与中速永磁发电机组成的传动链系统，解决了大功率永磁直驱风力发电机组带来的大尺寸、高成本、难运输的问题以及高传动比的齿轮箱低可靠性和高运维成本问题。半直驱永磁同步风力发电机组凭借其体积、成本、可靠性上的明显优势，逐渐成为风电市场近年来的发展趋势。
3.为提高强度，半直驱发电机的转子支架上通常会在圆周方向上均布一根根的加强筋。半直驱发电机的转速较高，通常能达到600r/min(转/分)，在较高的转速下，加强筋会引起发电机内部空气的剧烈搅动。由于空气是粘性流体，较高的转速会使得转子在旋转过程中由于粘滞力的作用而产生风摩耗，对于转速在600r/min的发电机，风摩耗能高达到30～40kw(千瓦)。这部分热量会使发电机冷却空气的温度升高，对发电机的散热产生不利影响，还会引起绕组驱动端与非驱动端的温差加大。另外，风摩耗还会随着冷却空气流量和转子转速的增加而增加。因此，减小风摩耗也是降低发电机温升的重要方向。

技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种永磁发电机及半直驱永磁同步风力发电机组，能够极大程度上消除风摩耗对发电机绕组及永磁体温度的影响。
5.本技术的一个方面提供一种永磁发电机。所述永磁发电机包括机壳以及设置于所述机壳内的定子和转子。所述定子包括定子铁芯以及安装在所述定子铁芯上的绕组，所述转子包括转子支撑架以及安装于所述转子支撑架上的磁极模组。所述机壳内还设置有第一分隔板和第二分隔板，所述转子支撑架分别与所述第一分隔板及所述第二分隔板可转动连接以将所述永磁发电机分隔成第一空间和第二空间，所述第一空间为与外界隔离的封闭空间，所述第二空间为与外界连通的开放空间，其中，所述定子铁芯、所述绕组及所述磁极模组位于所述第一空间内。
6.进一步地，所述永磁发电机还包括驱动端端盖和非驱动端端盖，所述机壳设置在所述驱动端端盖与所述非驱动端端盖之间，所述第一分隔板设置在所述驱动端端盖上，所述第二分隔板设置在所述非驱动端端盖上。
7.进一步地，所述永磁发电机还包括冷却设备，以冷却所述第一空间内的气体环境。
8.进一步地，在所述机壳上分别设有进风口和出风口，所述定子与所述转子之间具有气隙，其中，在所述进风口、所述定子与所述转子之间的所述气隙及所述出风口之间形成空气流通通路。
9.进一步地，所述第一分隔板和所述第二分隔板均为圆筒状。
10.进一步地，所述转子支撑架包括用于安装所述磁极模组的环形基板，所述环形基
板包括相对的第一周侧和第二周侧，所述环形基板的所述第一周侧及所述第二周侧分别与所述第一分隔板及所述第二分隔板可转动连接。
11.进一步地，所述第一分隔板与所述环形基板的所述第一周侧之间的连接处、以及所述第二分隔板与所述环形基板的所述第二周侧之间的连接处为迷宫密封；或者，所述第一分隔板与所述环形基板的所述第一周侧之间的连接处、以及所述第二分隔板与所述环形基板的所述第二周侧之间的连接处为毛刷密封。
12.进一步地，所述第一分隔板及所述第二分隔板分别从所述驱动端端盖及所述非驱动端端盖一体延伸出；或者，所述第一分隔板及所述第二分隔板分别与所述驱动端端盖及所述非驱动端端盖无缝连接。
13.进一步地，所述转子支撑架为车轮型，在所述转子支撑架上均匀地间隔设置多个加强筋板。
14.进一步地，在所述转子支撑架上还开设有多个通风开孔，每个所述通风开孔位于相邻两个所述加强筋板之间。
15.本技术实施例的永磁发电机通过在机壳内分别设置第一分隔板和第二分隔板，第一分隔板和第二分隔板可以与转子支撑架可转动配合，从而将发电机的内部空间分隔为封闭的第一空间和开放的第二空间，将定子铁芯、绕组及磁极模组等重要部件均位于封闭的第一空间内，而将其他部件布置于开放的第二空间，从而，能够克服现有技术的不足，极大程度上消除风摩耗对发电机绕组及永磁体温度的影响。
16.本技术的另一个方面还提供一种半直驱永磁同步风力发电机组。所述半直驱永磁同步风力发电机组包括风轮、如上所述的永磁发电机、以及设置在所述风轮与所述永磁发电机之间的增速箱。
附图说明
17.图1为本技术一个实施例的永磁发电机的剖视示意图；
18.图2为图1所示的圆圈部分的放大图；
19.图3为本技术一个实施例的转子支撑架的立体示意图；
20.图4为图3所示的转子支撑架的正视图；
21.图5为本技术一个实施例的永磁发电机的第一空间和第二空间的流体流通路径示意图。
具体实施方式
22.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施例并不代表与本技术相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置的例子。
23.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。除非另作定义，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一
个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本技术说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
24.本技术的一个实施例提供了一种永磁发电机100。图1揭示了本技术一个实施例的永磁发电机100的剖视示意图。如图1所示，本技术一个实施例的永磁发电机100包括机壳30以及设置于机壳30内的定子和转子。定子包括定子铁芯41以及安装在定子铁芯41上的绕组42，定子固定在机壳30内。转子固定在转轴(未图示)上，可以随转轴一起转动。转子包括转子支撑架51以及安装于转子支撑架51上的磁极模组52。
25.在机壳内还设置有第一分隔板11和第二分隔板21。转子支撑架51分别与第一分隔板11及第二分隔板21可转动连接，从而将永磁发电机100分隔成第一空间104和第二空间105。第一空间104为与外界隔离的封闭空间，第二空间105为与外界连通的开放空间。其中，定子铁芯41、绕组42及磁极模组52位于封闭的第一空间104内。
26.本技术实施例的永磁发电机100通过在机壳30内分别设置第一分隔板11和第二分隔板21，第一分隔板11和第二分隔板21可以与转子支撑架51可转动配合，从而将发电机的内部空间分隔为封闭的第一空间104和开放的第二空间105，将定子铁芯41、绕组42及磁极模组52等重要部件均位于封闭的第一空间104内，而将其他部件布置于开放的第二空间105，从而，能够克服现有技术的不足，极大程度上消除风摩耗对发电机绕组42及永磁体温度的影响。
27.本技术一个实施例的永磁发电机100还包括驱动端端盖10和非驱动端端盖20。机壳30设置在驱动端端盖10与非驱动端端盖20之间，第一分隔板11设置在驱动端端盖10上，第二分隔板21设置在非驱动端端盖20上。
28.在一些实施例中，第一分隔板11和第二分隔板21均为圆筒状。在一些实施例中，第一分隔板11从驱动端端盖10的内侧面一体延伸出，第二分隔板21从非驱动端端盖20的内侧面一体延伸出。在另一些实施例中，第一分隔板11可以与驱动端端盖10无缝连接，第二分隔板21与非驱动端端盖20无缝连接。
29.图3和图4揭示了本技术一个实施例的转子支撑架51的图示，其中，图3揭示了转子支撑架51的立体示意图；图4揭示了图3所示的转子支撑架51的正视图。如图3和图4所示，转子支撑架51包括环形支撑平板511以及用于安装磁极模组52的环形基板512。环形基板512为圆筒形，磁极模组52安装在环形基板512的外圆筒面上。环形基板512套设焊接于环形支撑平板511的外圆周处，转轴焊接于环形支撑平板511的内圆周处。圆筒形的环形基板512包括相对的第一周侧5121和第二周侧5122，环形基板512的第一周侧5121及第二周侧5122分别与第一分隔板11及第二分隔板21可转动连接。
30.图2揭示了图1所示的圆圈部分的放大图。如图2所示，在一些实施例中，第一分隔
板11与环形基板512的第一周侧5121之间的连接处、以及第二分隔板21与环形基板512的第二周侧5122之间的连接处可以为迷宫密封。在另一些实施例中，第一分隔板11与环形基板512的第一周侧5121之间的连接处、以及第二分隔板21与环形基板512的第二周侧5122之间的连接处可以为毛刷密封。迷宫密封或毛刷密封可以防止外界杂质侵入封闭的第一空间104，侵蚀发电机绕组42和磁极模组52等重要部件。
31.在一些实施例中，转子支撑架51为车轮型，在转子支撑架51上均匀地间隔设置多个加强筋板513。多个加强筋板513位于环形支撑平板511的相对两侧，并且，加强筋板513与环形支撑平板511垂直，从而可以保证转子的强度。
32.在一些实施例中，在转子支撑架51的环形支撑平板511上还开设有多个通风开孔514，每个通风开孔514位于相邻两个加强筋板513之间。
33.图5揭示了本技术一个实施例的永磁发电机100的第一空间104和第二空间105的流体流通路径示意图。如图5所示，本技术实施例的永磁发电机100采用机壳30水冷结合强迫通风的形式，本技术实施例的永磁发电机100还可以包括冷却设备，例如空水冷却器70，可以用来冷却第一空间104内的气体环境。在机壳30上设有冷却水流道(未图示)，永磁发电机100内部采用强迫通风。在机壳30上分别设有进风口101和出风口102，定子与转子之间具有气隙103，其中，如图5中的实心箭头所示，在进风口101、定子与转子之间的气隙103及出风口102之间形成空气流通通路。该空气流通通路位于封闭的第一空间104中，形成一路封闭循环。在该封闭循环中，从空水冷却器70出来的冷却空气从永磁发电机100驱动端的进风口101流入，经过定子与转子之间的气隙103，从非驱动端的出风口102流出，进入到空水冷却器70，经过空水冷却器70温度下降之后再次进入发电机驱动端的进风口101，从而带走定子和转子的热量。
34.在将本技术实施例的永磁发电机100的内部空间进行分隔之后，封闭的第一空间104的形状结构能够更加规则，空气流通路径更加简单，从而有利于减小循环中空气的压降。
35.开放的第二空间105与外界环境直接相连，环境空气可以自由通过转子支撑架51的环形支撑平板511上面的通风开孔514，从而可以带走高速旋转的加强筋板513处产生的风摩耗。
36.本技术实施例的永磁发电机100通过驱动端端盖10和非驱动端端盖20的圆筒状的第一分隔板11和第二分隔板21的分隔作用，从而，可以将转子支撑架51和加强筋板513引起的风摩耗只分布于开放的第二空间105中，并且可以直接散发到外部环境中去，不会进入封闭的第一空间104而引起封闭循环内冷却空气温度的升高，更有利于发电机散热。
37.本技术的另一个实施例还提供了一种半直驱永磁同步风力发电机组。该半直驱永磁同步风力发电机组包括风轮、如上所述的永磁发电机100、以及设置在风轮与永磁发电机100之间的增速箱。
38.本技术实施例的永磁发电机100及具有该永磁发电机100的半直驱永磁同步风力发电机组能够克服现有技术的不足，极大程度上消除风摩耗对发电机绕组42及永磁体温度的影响。同时还可以优化风路，减小回路中空气的压降，更有利于冷却风机的选型。
39.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术保护的范围之内。

技术特征：

1.一种永磁发电机，其特征在于：包括机壳以及设置于所述机壳内的定子和转子，所述定子包括定子铁芯以及安装在所述定子铁芯上的绕组，所述转子包括转子支撑架以及安装于所述转子支撑架上的磁极模组，所述机壳内还设置有第一分隔板和第二分隔板，所述转子支撑架分别与所述第一分隔板及所述第二分隔板可转动连接，以将所述永磁发电机分隔成第一空间和第二空间，所述第一空间为与外界隔离的封闭空间，所述第二空间为与外界连通的开放空间，其中，所述定子铁芯、所述绕组及所述磁极模组位于所述第一空间内。2.如权利要求1所述的永磁发电机，其特征在于：还包括驱动端端盖和非驱动端端盖，所述机壳设置在所述驱动端端盖与所述非驱动端端盖之间，所述第一分隔板设置在所述驱动端端盖上，所述第二分隔板设置在所述非驱动端端盖上。3.如权利要求1所述的永磁发电机，其特征在于：还包括冷却设备，以冷却所述第一空间内的气体环境。4.如权利要求2所述的永磁发电机，其特征在于：在所述机壳上分别设有进风口和出风口，所述定子与所述转子之间具有气隙，其中，在所述进风口、所述定子与所述转子之间的所述气隙及所述出风口之间形成空气流通通路。5.如权利要求2所述的永磁发电机，其特征在于：所述第一分隔板和所述第二分隔板均为圆筒状。6.如权利要求5所述的永磁发电机，其特征在于：所述转子支撑架包括用于安装所述磁极模组的环形基板，所述环形基板包括相对设置的第一周侧和第二周侧，所述环形基板的所述第一周侧及所述第二周侧分别与所述第一分隔板及所述第二分隔板可转动连接。7.如权利要求6所述的永磁发电机，其特征在于：所述第一分隔板与所述环形基板的所述第一周侧之间的连接处、以及所述第二分隔板与所述环形基板的所述第二周侧之间的连接处为迷宫密封；或者，所述第一分隔板与所述环形基板的所述第一周侧之间的连接处、以及所述第二分隔板与所述环形基板的所述第二周侧之间的连接处为毛刷密封。8.如权利要求2所述的永磁发电机，其特征在于：所述第一分隔板及所述第二分隔板分别从所述驱动端端盖及所述非驱动端端盖一体延伸出；或者，所述第一分隔板及所述第二分隔板分别与所述驱动端端盖及所述非驱动端端盖无缝连接。9.如权利要求6所述的永磁发电机，其特征在于：所述转子支撑架为车轮型，在所述转子支撑架上均匀地间隔设置多个加强筋板。10.如权利要求9所述的永磁发电机，其特征在于：在所述转子支撑架上还开设有多个通风开孔，每个所述通风开孔位于相邻两个所述加强筋板之间。11.一种半直驱永磁同步风力发电机组，其特征在于：包括风轮、如权利要求1至10中任一项所述的永磁发电机、以及设置在所述风轮与所述永磁发电机之间的增速箱。

技术总结

本申请提供一种永磁发电机及半直驱永磁同步风力发电机组。该永磁发电机包括机壳以及设置于机壳内的定子和转子。定子包括定子铁芯以及安装在定子铁芯上的绕组，转子包括转子支撑架以及安装于转子支撑架上的磁极模组。机壳内还设置有第一分隔板和第二分隔板，转子支撑架分别与第一分隔板及第二分隔板可转动连接以将永磁发电机分隔成第一空间和第二空间，第一空间为与外界隔离的封闭空间，第二空间为与外界连通的开放空间，其中，定子铁芯、绕组及磁极模组位于第一空间内，从而能够极大程度上消除风摩耗对发电机绕组及永磁体温度的影响。除风摩耗对发电机绕组及永磁体温度的影响。除风摩耗对发电机绕组及永磁体温度的影响。