一種新型永磁發(fā)電機(jī)磁鋼安裝工具

李曉曉 吳洪亮 高博陽

摘 要：永磁發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)部分是動(dòng)力轉(zhuǎn)換部件，把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部件。發(fā)電機(jī)主要由轉(zhuǎn)子、定子和軸系組成。磁鋼是永磁式發(fā)電機(jī)裝配中的關(guān)鍵部件，然而磁鋼本身的磁性造成了磁鋼安裝的困難。針對(duì)磁鋼安裝的問題，本文提出了一種磁鋼安裝工具，能夠?qū)⒋配摲奖?、高效地安裝到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上，進(jìn)而提高了發(fā)電機(jī)裝配的效率。

關(guān)鍵詞：永磁發(fā)電機(jī) 磁鋼 安裝工具

中圖分類號(hào)：TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）2（c）-0000-00

一般的永磁發(fā)電機(jī)磁鋼安裝工具結(jié)構(gòu)簡單、工作效率較低，而且未充分考慮在磁鋼安裝過程中的安全性、便捷性問題，磁鋼在裝配過程中很容易被壓碎或損傷，且容易出現(xiàn)傷人事故[1]。本次設(shè)計(jì)的安裝工具，充分考慮了永磁發(fā)電機(jī)在磁鋼裝配過程中的安全性、合理性，并大大提高了裝配效率。

1 永磁發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

永磁發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)部分是動(dòng)力轉(zhuǎn)換部件，把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部件。發(fā)電機(jī)主要由轉(zhuǎn)子、定子和軸系組成。

這種永磁式發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子本體、轉(zhuǎn)子疊片、磁鋼組成。磁鋼由永磁材料釹鐵硼制成，無需獨(dú)立的勵(lì)磁繞組，因此勵(lì)磁損耗低，同時(shí)它無需換向裝置，具有效率高且壽命長等優(yōu)點(diǎn)[2]。

2 磁鋼結(jié)構(gòu)及安裝

2.1 磁鋼安裝方式

永磁式發(fā)電機(jī)的基本原理是定子繞組切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電壓發(fā)電，磁場能否順利產(chǎn)生是由轉(zhuǎn)子上的磁鋼決定的，所以磁鋼的順利安裝是保障后續(xù)工序正常進(jìn)行的基礎(chǔ)。

磁鋼采用嵌入式安裝方法，轉(zhuǎn)子疊片上加工有磁鋼槽，磁鋼嵌入其中，由于磁鋼槽加工時(shí)形狀、位置要求較嚴(yán)格，對(duì)稱性好，所以磁鋼裝入后能很好的保證電機(jī)磁路的對(duì)稱性，安裝后結(jié)構(gòu)見圖1。

磁鋼有很強(qiáng)的吸附力，當(dāng)磁鋼靠近轉(zhuǎn)子鐵體時(shí)，強(qiáng)大的吸附力將磁鋼吸附在本體上很難取下來，導(dǎo)致磁鋼不能正確地裝入磁鋼槽中，裝配無法進(jìn)行，磁鋼也將報(bào)廢[3]。針對(duì)上述問題，提出一種永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鋼安裝工具設(shè)計(jì)方案，這種安裝工具克服了磁鋼強(qiáng)大吸附力的問題，并能保證定位準(zhǔn)確，使磁鋼安全、快速地裝入磁鋼槽中。

2.2 安裝工具結(jié)構(gòu)

安裝工具由液壓缸、方筒大端側(cè)、方筒小端側(cè)、U型壓板、拉板組成，模型見圖2。其中，方筒大端側(cè)由沒有磁性的銅材料制成，方筒小端側(cè)由具有一定磁性的碳鋼材料制成。

裝配時(shí)安裝工具的位置見圖3，懸臂吊放置在轉(zhuǎn)子的中心，安裝工具由吊環(huán)吊裝在懸臂吊上，為了提高裝配效率，懸臂吊同時(shí)吊裝兩個(gè)安裝工具進(jìn)行磁鋼裝配，工具的定位通過定位板實(shí)現(xiàn)。

3 磁鋼安裝過程

磁鋼安裝規(guī)格如下：磁鋼高度30mm，磁鋼安裝總長度930mm，磁鋼安裝層數(shù)為31層，轉(zhuǎn)子圓周共有132個(gè)磁鋼槽，通過計(jì)算磁鋼安裝總數(shù)為4092塊。

3.1 磁鋼裝入安裝工具

磁鋼裝配過程中，安裝工具始終吊裝在懸臂吊上，并且可以隨著懸臂吊的吊鉤在徑向方向和軸向方向運(yùn)動(dòng)。磁鋼裝入安裝工具時(shí)，安裝工具在徑向方向遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子中心，防止在裝配時(shí)與其他件發(fā)生干涉。人工操作將磁鋼裝入方筒中，方筒內(nèi)腔形狀與磁鋼形狀一致，一次性裝入磁鋼31塊，每個(gè)磁鋼槽一次裝配完成。磁鋼裝入方筒后，由于方筒小端側(cè)帶有磁性，磁鋼與小端側(cè)相互吸引，以防止磁鋼從方筒中掉落。每次要把相同磁極的磁鋼裝入方筒，這樣在不同的磁鋼槽中的磁鋼才能產(chǎn)生圓周方向的磁場而同一磁鋼槽中的磁鋼之間不產(chǎn)生磁場，避免掉不必要磁場的產(chǎn)生，使定子繞組更好的切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電壓。

3.2 定位板裝配

從圖3中可以看出，定位板嵌入轉(zhuǎn)子疊片的磁鋼槽中，由此定位板的周向和徑向的運(yùn)動(dòng)得到了約束；定位板小止口端面與轉(zhuǎn)子上端面貼合，這種方式限制了定位板軸向方向的運(yùn)動(dòng)。這種設(shè)計(jì)和裝配方式使定位板全約束。

3.3 安裝工具定位

待定位板裝配完后，裝有磁鋼的安裝工具沿著轉(zhuǎn)子徑向方向移動(dòng)到定位板處，拉板面與定位板面緊密貼合，使安裝工具徑向定位；方筒端面止口插入到定位板槽中限制安裝工具周向運(yùn)動(dòng)；安裝工具拉板小爪端面與轉(zhuǎn)子下端面貼合，限制安裝工具軸向運(yùn)動(dòng)。上述定位方式使安裝工具準(zhǔn)確定位。

3.4 將磁鋼裝入轉(zhuǎn)子疊片

安裝工具準(zhǔn)確定位后，液壓缸活塞往下運(yùn)動(dòng)，與活塞連接的U型壓板迅速地將方筒內(nèi)的磁鋼推入轉(zhuǎn)子疊片的磁鋼槽中，并進(jìn)行短暫地停頓壓實(shí)磁鋼，然后活塞桿快速回程，U型壓板與磁鋼分離，一次磁鋼裝配過程完成。U型壓板用不帶磁性的材料制成，以至磁鋼裝入后能與磁鋼快速分離而不吸引在一起。磁鋼裝入后的磁鋼位置和活塞桿狀態(tài)見圖4。

由于定位板需要利用磁鋼槽定位，所以在這種定位方式下，磁鋼只能間隔裝配。

3.5 利用第二種定位方式安裝磁鋼

定位板2定位方式見圖5，定位板2插入相鄰磁鋼形成的槽中，周向方向和徑向方向的約束由相鄰的磁鋼限制，軸向方向的約束方法與定位板相同，由轉(zhuǎn)子上端面限制。

定位板2裝配完后，后續(xù)的裝配步驟與用定位板時(shí)相同，直到磁鋼在圓周方向完全裝配完成。

磁鋼裝配完成后，要在磁鋼的端面安裝磁鋼護(hù)板和固定擋板，防止磁鋼在軸向發(fā)生竄動(dòng)，自此，磁鋼完全被約束住。

4 結(jié)語

此磁鋼安裝工具可以安全、高效、便捷地實(shí)現(xiàn)永磁發(fā)電機(jī)磁鋼的裝配，降低大型永磁發(fā)電機(jī)磁鋼的裝配成本，希望能為今后風(fēng)機(jī)的研制提供有效參考，促進(jìn)風(fēng)機(jī)研制的穩(wěn)步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 王躍軍，王志林，李有生.永磁電動(dòng)機(jī)磁鋼裝配裝置[J].新技術(shù)新工藝，2012（12）：9-10.

[2] 施躍文，高輝，陳鐘.國外特大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，2008（18）：87-91.

[3] 李俊峰，施鵬飛，高虎.2010中國風(fēng)電發(fā)展報(bào)告[M].?？冢汉Ｄ铣霭嫔纾?010：3-24.