永磁同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在轉(zhuǎn)子上。通常,按照永磁體磁化方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的相互關(guān)系,可分為切向式和徑向式等。
一、切向式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)
在切向式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)中,轉(zhuǎn)子的磁化方向與氣隙磁通軸線接近垂直且離氣隙較遠(yuǎn),其漏磁比較大。但永磁體產(chǎn)生并聯(lián)作用,有兩個(gè)永磁體截面對(duì)氣隙提供每極磁通,可提高氣隙磁密,尤其在極數(shù)較多的情況下更為突出。因此,切向式適合于極數(shù)多且要求氣隙磁通密度高的永磁同步發(fā)電機(jī)。永磁體和極靴的固定方式采用套環(huán)式結(jié)構(gòu),如圖3-51(a)所示。
二、徑向式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)
徑向式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)如圖3-51(b)所示,永磁體的磁化方向與氣隙磁通軸線一致且離氣隙較近,在一對(duì)磁極的磁路中,有兩個(gè)永磁體提供磁勢(shì),永磁體工作于串聯(lián)狀態(tài),每塊永磁體的截面提供發(fā)電機(jī)每極氣隙磁通,每塊永磁體的磁勢(shì)提供發(fā)電機(jī)一個(gè)極的磁勢(shì)。
與切向式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相比,徑向式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的漏磁系數(shù)較小。在這種結(jié)構(gòu)中,由于永磁體直接面對(duì)氣隙,且永磁體具有磁場(chǎng)定向性,因此其氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度B。接近于永磁體工作點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm,提高了永磁材料的利用率;徑向式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁體可以直接燒鑄或黏結(jié)在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上,結(jié)構(gòu)和工藝較為簡單;極間采用鋁合金燒鑄,保證了轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的整體性且起到阻尼作用,既可改善發(fā)電機(jī)的瞬態(tài)性能,又提高了永磁材料的抗去磁能力。
三、轉(zhuǎn)子嵌入式一體化結(jié)構(gòu)
目前,傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)是相對(duì)獨(dú)立的。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸有前后兩端,位于發(fā)動(dòng)機(jī)兩端;前端裝有飛輪,外裝啟動(dòng)拉盤;后端是輸出驅(qū)動(dòng),通常用作與發(fā)電機(jī)的連接。而在高速發(fā)電機(jī)組中,發(fā)電機(jī)既用來產(chǎn)生電能,又通過轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算使其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等于飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,從而用其轉(zhuǎn)子取代原動(dòng)機(jī)的飛輪,使其成為原動(dòng)機(jī)的一部分,實(shí)現(xiàn)了“高速發(fā)電機(jī)嵌入式一體化結(jié)構(gòu)”。這樣,既可大大減小機(jī)組軸向尺寸,又可減輕其重量,從根本上實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)組冷熱區(qū)的分離,有利于機(jī)組散熱問題的解決,提高了系統(tǒng)的可靠性。
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