一种具有永磁体聚磁式径向增压转子的抽水蓄能发电电动机转子

技术领域

本发明涉及一种具有永磁体聚磁式径向增压转子的抽水蓄能发电电动机转子，属于电机领域。

背景技术

水力发电是最清洁的发电方式之一，抽水蓄能发电电动机作为水力发电整个系统中最核心的设备有着至关重要的作用，随着水力发电技术的快速发展，大型抽水蓄能发电电动机的单机容量不断增大，电机效率和材料利用率不断提高，但是在抽水蓄能发电电动机单机容量增大的同时，发电电动机的电磁负荷和温升问题也随之日益加剧，导致发电电动机的电磁损耗明显增大，温度显著升高，严重影响了发电电动机的安全运行和使用寿命，对人们生活需求的可靠供电埋下隐患。

为了有效地降低抽水蓄能发电电动机内发热严重的转子励磁绕组和转子端部阻尼连接环的温度以及提高发电电动机的功率密度，减小转子励磁绕组的电负荷，可以采用一种具有永磁体聚磁式径向增压转子的抽水蓄能发电电动机转子，可以明显地增强发电电动机内磁场强度，改善气隙内磁场的正弦度，增加了抽水蓄能发电电动机内冷却气体的流量，提高了冷却气体的利用率，增大了转子区域内各构件的表面散热系数，明显地降低了转子区域内各构件的最高温度，增强了抽水蓄能发电电动机长期安全可靠运行的能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有永磁体聚磁式径向增压转子的抽水蓄能发电电动机转子，用以解决传统抽水蓄能发电电动机的转子励磁绕组和转子端部阻尼连接环温度过高的问题，有效地减小了抽水蓄能发电电动机转子励磁绕组的电流，降低了转子励磁绕组和转子端部阻尼连接环的最高温度，提高了抽水蓄能发电电动机内冷却气体的利用率和发电电动机的功率密度，减小了发电电动机转子区域在轴向方向的温差和热应力，确保抽水蓄能发电电动机能够长期稳定运行。

本发明的一种具有永磁体聚磁式径向增压转子的抽水蓄能发电电动机转子，它包括转子极靴、托板、转子励磁绕组、转子极身、阻尼条、自冷式风扇、转子极间风扇、高矫顽力永磁体、低矫顽力永磁体、转子端部阻尼连接环、绝缘板、转子压板、转子磁轭、转子磁轭通风道和散热翅，高矫顽力永磁体和低矫顽力永磁体呈圆弧状安装在转子极身的内部，低矫顽力永磁体位于高矫顽力永磁体的两侧，转子磁轭内部沿圆周方向和轴向方向均开设有转子磁轭通风道，转子极间风扇安装在相邻转子励磁绕组的中间位置并位于转子磁轭通风道的出风口处，转子极间风扇轴向长度与转子磁轭轴向长度相等，转子励磁绕组上设置有散热翅，所有转子端部阻尼连接环两侧均安装有自冷式风扇。

高矫顽力永磁体与低矫顽力永磁体的厚度为20mm至30mm；转子磁轭通风道的宽度为5mm至10mm；转子磁轭通风道的长度为10mm至60mm；转子极间风扇的径向高度为40mm至150mm；转子极间风扇的厚度为10mm至20mm；自冷式风扇的轴向高度为17mm至37mm；散热翅的周向高度为5mm至10mm。

作为优选，所述的高矫顽力永磁体和低矫顽力永磁体组合形状变化为“W”形，可以进一步提高发电电动机的功率密度。

作为优选，所述的转子极间风扇宽度在靠近转子磁轭侧的变窄，减小了转子励磁绕组之间流体的涡流损耗，进一步降低了转子励磁绕组的温度。

作为优选，所述的将自冷式风扇的内侧风扇连接在一起，增大了冷却流体的流量，进一步降低了转子端部阻尼连接环的温度。

本发明的优点：大容量抽水蓄能发电电动机的转子铁芯和转子励磁绕组温度较高，冷却气体的利用率也较低。本发明通过转子极身内部增设有圆弧状高矫顽力永磁体和低矫顽力永磁体，转子磁轭内沿圆周方向和轴向方向均开设有转子磁轭通风道，转子磁轭外表面新增设有转子极间风扇，阻尼连接环两侧新增有自冷式风扇，转子励磁绕组新增有散热翅，从而形成了一种具有永磁体聚磁式径向增压转子的抽水蓄能发电电动机转子。具有永磁体聚磁式径向增压转子的抽水蓄能发电电动机转子通过呈圆弧状的高矫顽力永磁体低矫顽力永磁体产生的磁通共同增强了抽水蓄能发电电动机内的磁场强度，从而有效地改善了气隙内磁场的正弦度，有效地提高抽水蓄能发电电动机的功率密度以及减小转子励磁绕组内的电流，有效地降低了转子励磁绕组的温度；在通风冷却方面，确保了转子磁轭内部风量在轴向方向和圆周方向上均匀分布，有效地降低了转子磁轭的温度，转子极间风扇不仅可以保证发电电动机内冷却气体的流量进一步地增大，而且可以扰乱转子励磁绕组之间流体的涡流流动，使得冷却流体更加有规则地从相邻转子励磁绕组之间流出，有效地减小了流体的涡流损耗，提高了冷却气体的利用率，转子励磁绕组之间的冷却流体可以有效地降低发热严重的转子励磁绕组的温度。冷却流体在转子端部阻尼连接环外表面自冷式风扇的作用下加快了转子励磁绕组端部周围的流体速度，有效地降低了转子励磁绕组端部的温度，加快了转子端部阻尼连接环周围的流体速度，进一步降低了发热严重的转子端部阻尼连接环的温度。本发明专利所述的一种具有永磁体聚磁式径向增压转子的抽水蓄能发电电动机转子能够有效地增强转子区域的冷却效果以及提高发电电动机的功率密度，提高了抽水蓄能发电电动机内流体流量和冷却气体的利用率，明显地降低了转子区域内各构件的最高温度，增强了抽水蓄能发电电动机长期安全可靠运行的能力。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明所述一种具有永磁体聚磁式径向增压转子的抽水蓄能发电电动机转子的三维局部放大图。

图2为本发明所述一种具有永磁体聚磁式径向增压转子的抽水蓄能发电电动机转子的径向截面局部放大图。

图3为本发明所述一种具有永磁体聚磁式径向增压转子的抽水蓄能发电电动机转子在M-M处的截面图。

图4为本发明具体实施方式二所述一种具有永磁体聚磁式径向增压转子的抽水蓄能发电电动机转子的磁极截面图。

图5为本发明具体实施方式三所述一种具有永磁体聚磁式径向增压转子的抽水蓄能发电电动机转子的径向截面局部放大图。

图6为本发明具体实施方式四所述一种具有永磁体聚磁式径向增压转子的抽水蓄能发电电动机转子的三维局部放大图。

图中：1-转子极靴、2-托板、3-转子励磁绕组、4-转子极身、5-阻尼条、6-自冷式风扇、7-转子极间风扇、8-高矫顽力永磁体、9-低矫顽力永磁体、10-转子端部阻尼连接环、11-绝缘板、12-转子压板、13-转子磁轭、14-转子磁轭通风道和15-散热翅。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

具体实施方式一：图1、图2和图3说明本实施方式，它包括转子极靴1、托板2、转子励磁绕组3、转子极身4、阻尼条5、自冷式风扇6、转子极间风扇7、高矫顽力永磁体8、低矫顽力永磁体9、转子端部阻尼连接环10、绝缘板11、转子压板12、转子磁轭13、转子磁轭通风道14和散热翅15。高矫顽力永磁体8和低矫顽力永磁体9呈圆弧状安装在转子极身4的内部，低矫顽力永磁体9位于高矫顽力永磁体8的两侧，转子磁轭13内部沿圆周方向和轴向方向均开设有转子磁轭通风道14，转子极间风扇7安装在相邻转子励磁绕组3的中间位置并位于转子磁轭通风道14的出风口处，转子极间风扇7轴向长度与转子磁轭13轴向长度相等，转子励磁绕组3上设置有散热翅15，所有转子端部阻尼连接环10两侧均安装有自冷式风扇6。

高矫顽力永磁体8与低矫顽力永磁体9的厚度为20mm至30mm，本实施例取为25mm；转子磁轭通风道14的宽度为5mm至10mm，本实施例取为6mm；转子磁轭通风道14的长度为10mm至60mm，本实施例取为40mm；转子极间风扇7的径向高度为40mm至150mm，本实施例取为70mm；转子极间风扇7的厚度为10mm至20mm，本实施例取为12mm；自冷式风扇6的轴向高度为17mm至37mm，本实施例取为25mm；散热翅15的周向高度为5mm至10mm，本实施例取为7mm。

一种具有永磁体聚磁式径向增压转子的抽水蓄能发电电动机转子在原来实心式转子极身内部增设有圆弧状高矫顽力永磁体8和低矫顽力永磁体9，低矫顽力永磁体9位于高矫顽力永磁体8的两侧，实心转子磁轭内沿圆周方向和轴向方向均开设有转子磁轭通风道14，转子磁轭13外表面新增设有转子极间风扇7，转子端部阻尼连接环10两侧新增有自冷式风扇6，转子励磁绕组3新增有散热翅15。高矫顽力永磁体8产生的磁通与低矫顽力永磁体9产生的磁通共同增强了抽水蓄能发电电动机内的磁场强度，高矫顽力永磁体8相对于低矫顽力永磁体9可以产生更强的磁场强度，而且高矫顽力永磁体8和低矫顽力永磁体9呈圆弧状，从而有效地改善了气隙内磁场的正弦度，外加上转子励磁绕组3中励磁电流产生的磁场，可以有效地提高抽水蓄能发电电动机的功率密度，还可以减小转子励磁绕组3内的电流，有效地降低了转子励磁绕组3的温度；抽水蓄能发电电动机转子旋转时冷却流体从转子磁轭通风道14入口流入，可以确保转子磁轭13内部风量在轴向方向和圆周方向上均匀分布，有效地降低了转子磁轭13的温度，从转子磁轭通风道14出口流体的冷却气体在转子极间风扇7的作用下压力和流量进一步的增大，转子极间风扇7不仅可以使得抽水蓄能发电电动机无论在正转（发电机工况）还是反转（电动机工况）均能保证发电电动机内冷却气体的流量进一步地增大，而且可以扰乱转子励磁绕组3之间流体的涡流流动，使得冷却流体更加有规则地从相邻转子励磁绕组3之间流出，有效地减小了流体的涡流损耗，提高了冷却气体的利用率，转子励磁绕组3之间的冷却流体可以有效地降低发热严重的转子励磁绕组的温度，转子励磁绕组3表面的散热翅15一方面可以增大冷却气体与转子励磁绕组3的接触面积，有效地带走转子励磁绕组3的热量，另一方面还可以进一步加快相邻转子励磁绕组3之间流体的流动速度，提高了转子励磁绕组3的表面散热系数。从转子励磁绕组3之间流出的冷却气体一部分可以有效地带走转子压板12、阻尼条5和转子极靴1的热量，降低了转子压板12、阻尼条5和转子极靴1的温度，另一部分冷却流体在转子端部阻尼连接环10外表面自冷式风扇6的作用下可以进一步加快转子励磁绕组3端部周围的流体速度，有效地降低了转子励磁绕组3端部的温度，同时还可以加快转子端部阻尼连接环10周围的流体速度，增大了冷却流体与转子端部阻尼连接环10的接触面积，进一步降低了发热严重的转子端部阻尼连接环10的温度。该具有永磁体聚磁式径向增压转子的抽水蓄能发电电动机转子可以明显地增强发电电动机内磁场强度，改善了气隙内磁场的正弦度，确保转子区域内的风量在轴向方向和圆周方向上均匀分布，可以有效地降低发热最为严重的转子励磁绕组3和转子端部阻尼连接环10的温度，增强了抽水蓄能发电电动机安全可靠运行的能力。

具体实施方式二：结合图4说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于高矫顽力永磁体8和低矫顽力永磁体9组合形状变化为“W”形，可以进一步提高发电电动机的功率密度。其它组成及连接关系与实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图5说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于转子极间风扇7宽度在靠近转子磁轭13侧的变窄，减小了转子励磁绕组3之间流体的涡流损耗，进一步降低了转子励磁绕组3的温度。其它组成及连接关系与实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图6说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于将自冷式风扇6的内侧风扇连接在一起，增大了冷却流体的流量，进一步降低了转子端部阻尼连接环10的温度。其它组成及连接关系与实施方式一相同。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。