一种永磁同步发电机

技术领域

本发明涉及一种永磁同步发电机，尤其涉及一种设置有圆筒形护套保护的整体式永磁体可以高速旋转的永磁同步发电机。

背景技术

高速和超高速发电机的研究是国际电工界的研究热点和难点。高速电机是集材料技术、电力电子技术、控制技术以及电机设计、制造技术于一体的高科技新型机电产品。高速电机的研究涉及多个技术学科，其转速通常高达每分钟几万转到十几万转，甚至更高。高速电机功率密度高、体积小；省去了传统的机械变速装置，可与原动机或负载直接相连，提高传动系统的效率；转动惯量较小，动态响应较快。

高速永磁同步发电机在低速运行时可获得更大的功率和转矩。但是由于转子上安装永磁体，导致电机成本增加，可靠性下降。在环境恶劣的情况下，永磁体可能出现退磁，导致电机无法正常运行。此外，由于转子励磁是无法被调节的，对其弱磁调速相对困难。随着电力电子技术、高性能永磁材料和现代控制理论的发展，高速永磁同步发电机的这些缺点将被解决，应用更加广泛。

发明内容

本发明旨在提出一种具有高功率密度、超高转速等特征的永磁同步发电机。

根据本发明实施例的高速永磁同步发电机，主要包括机壳1、定子铁心2、定子电枢绕组3、转子护套4、永磁体5。其中，永磁体5被设置在转子护套4内，转子护套4是圆筒形状；定子铁心2沿机壳1的轴向被固定在壳体上机壳1上开设有通风槽。

并且使得转子护套4牢固地包住永磁体5。

转子护套，所述转子护套4通过加热过盈装配，牢固地包住永磁体5，使得永磁体5置于转子圆筒形护套4内。

转子护套4是圆筒形状的护套，并且采用高强度、非磁性的不锈钢材料制成的。永磁体5经过转子护套4、气隙、定子铁心2在气隙中形成主磁场，在定子电枢绕组3中产生电动势，完成机械能到电能的转换。

根据本发明的永磁体5采用圆柱形护套4形成整体式磁钢结构，永磁体5采用径向充磁方式，选择居里点高、温度稳定性好的钐钴永磁体，防止转子过热造成永磁体退磁。

定子电枢绕组，所述定子电枢绕组3是三相对称分布式绕组，分别设置在定子铁心2的槽内，且定子电枢绕组3采用多股细导线并绕的形式。

壳体，所述壳体内具有容纳腔，容纳腔内置定子铁心2，在机壳1上开设有通风槽。利用通风槽的风冷方式可以进一步抑制高速永磁同步发电机的温升，同时进一步提高该电机的功率密度。

附图说明

图1是根据本发明实施例的剖面图；

图2是根据本发明实施例剖面结构示意图；

图3是根据本发明实施例的轴向垂直面截面示意图。

图中，1、机壳；2、定子铁心；3、定子电枢绕组；4、转子不锈钢护套；5、永磁体。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明。

本发明提供了一种具有改进结构的高速永磁同步发电机，该永磁同步发电机的转子结构为圆筒形护套保护的圆柱形整体式永磁体。通过合理的定子和转子结构以及材料设计，有效地解决了高速永磁同步发电机损耗、温升抑制以及转子的动、静力学问题，本发明实施例的永磁同步发电机的结构更加简单，损耗更小，高速运行下更加平稳。

本发明实施例的永磁同步发电机的工作原理为：永磁体经不锈钢护套、气隙、定子铁心在气隙中形成主磁场，转子旋转时，在定子电枢绕组中产生电动势，当回路导通后，输出电能完成能量的转换。

本发明实施例的永磁同步发电机具有如下的主要特征：

本发明的实施例，高速永磁同步发电机采用了两极结构。

对于高速永磁同步发电机，由于电机铁心中磁场交变的频率比较高，铁心损耗成为主要损耗，对电机的效率和发热性能具有主导的作用。为了降低铁损，根据本发明的实施例，定子铁心2的制造材料选用薄的低损耗硅钢片，并且优选地低损耗硅钢片的厚度等于0.2mm。

本发明实施例的永磁体5采用圆柱形整体式磁钢结构，材料选择居里点高、温度稳定性好的钐钴永磁体，防止转子过热造成永磁体退磁。圆筒形护套4采用高强度、非磁性的不锈钢材料，作为永磁体5的保护套，其制造简单，利于转子的动态平衡。

本发明实施例，圆柱形永磁体5和圆筒形护套4可采用加热过盈装配，保证转子圆筒形护套4能够牢固地将永磁体5包住。

为了进一步抑制发电机温升，同时提高电机的功率密度，本发明实施例的高速永磁电机采用在定子外壳1上开设有通风槽风冷方式冷却。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。