Kayarian at Prinsipyo ng mga Permanenteng Generator ng Magnet

1. Pangkalahatang Istruktura

Isang permanenteng magnet sabaysabay na generator Binubuo ng dalawang pangunahing bahagi: ang stator at ang rotor. Ang stator ay tumutukoy sa nakatigil na bahagi habang ginagamit ang generator, pangunahing binubuo ng mga silicon steel sheet, three-phase Y-connected symmetrical armature windings na nakakalat sa mga stator slot na may 120° electrical angle difference sa pagitan ng mga phase, isang housing na nagse-secure sa iron core, at mga end cover. Ang rotor ay tumutukoy sa umiikot na bahagi habang ginagamit ang generator. operasyon ng generator , karaniwang binubuo ng rotor core, permanent magnet steel, retaining rings, at rotor shaft. Ang mga permanent magnet materials, lalo na ang cobalt-based permanent magnets, ay may mababang tensile strength at matigas at malutong. Kung ang rotor ay kulang sa mga proteksiyon, kapag malaki ang diameter ng rotor ng generator o gumagana sa mataas na bilis, ang centrifugal force sa ibabaw ng rotor ay maaaring lumapit o lumampas pa sa tensile strength ng permanent magnet material, na posibleng makapinsala sa permanent magnets. Samakatuwid, ang mga high-speed permanent magnet synchronous generators ay kadalasang gumagamit ng retaining ring rotor structure. Ang tinatawag na retaining ring rotor structure ay kinabibilangan ng mahigpit na pagkakabit ng isang manipis na pader na cylindrical ring na gawa sa high-strength metal material sa paligid ng panlabas o panloob na circumference ng rotor. Ang retaining ring na ito ay nagse-secure ng permanent magnet steel at soft iron pole pieces sa kani-kanilang posisyon sa rotor. Kaya, ang rotor ng permanent magnet synchronous generator ay kahawig ng isang kumpletong solidong katawan, na tinitiyak ang pagiging maaasahan sa panahon ng high-speed na operasyon.

2. Istruktura ng Sirkitong Magnetiko ng Rotor

Ang mga katangiang istruktural ng mga permanenteng magnet synchronous generator ay pangunahing makikita sa rotor. Sa pangkalahatan, ayon sa ugnayan sa pagitan ng direksyon ng magnetisasyon ng mga permanenteng magnet at direksyon ng pag-ikot ng rotor, maaari silang uriin sa tangential type at radial type, atbp.

(1) Istruktura ng Magnetikong Sirkito ng Tangential Rotor
Sa istruktura ng magnetic circuit ng tangential rotor, ang direksyon ng magnetization ng rotor ay halos patayo sa axis ng air gap flux at mas malayo sa air gap, na nagreresulta sa medyo malaking pagtagas ng magnetic flux. Gayunpaman, ang mga permanenteng magnet ay gumagana nang parallel, na may dalawang permanenteng magnet cross-section na nagbibigay ng magnetic flux bawat pole patungo sa air gap, na maaaring magpataas ng air gap flux density. Ito ay partikular na kitang-kita sa mga kaso na may mataas na bilang ng mga pole. Samakatuwid, ang tangential type ay angkop para sa mga permanenteng magnet synchronous generator na nangangailangan ng mataas na bilang ng mga pole at mataas na air gap flux density. Ang paraan ng pag-aayos para sa mga permanenteng magnet at mga piraso ng pole ay gumagamit ng retaining ring structure, tulad ng ipinapakita sa Figure 1(a).

(2) Istruktura ng Sirkitong Magnetiko ng Radial Rotor
Ang istruktura ng radial rotor magnetic circuit ay ipinapakita sa Figure 1(b). Ang direksyon ng magnetization ng mga permanenteng magnet ay naaayon sa axis ng air gap flux at mas malapit sa air gap. Sa magnetic circuit ng isang pares ng mga pole, dalawang permanenteng magnet ang nagbibigay ng magnetomotive force, na gumagana nang serye. Ang cross-section ng bawat permanenteng magnet ay nagbibigay ng magnetic flux bawat pole para sa generator, at ang magnetomotive force ng bawat permanenteng magnet ay nagbibigay ng magnetomotive force para sa isang pole ng generator.

Pigura 1: Eskematikong diagram ng mga istruktura ng magnetic circuit ng permanenteng magnet generator rotor

Kung ikukumpara sa istrukturang tangential rotor, ang istrukturang magnetic circuit ng radial rotor ay may mas maliit na magnetic flux leakage coefficient. Sa istrukturang ito, dahil ang mga permanenteng magnet ay direktang nakaharap sa air gap at may magnetic field orientation, ang air gap magnetic flux density na Bδ ay malapit sa magnetic flux density na Bm sa operating point ng mga permanenteng magnet, na nagpapabuti sa rate ng paggamit ng permanenteng magnet material. Ang mga permanenteng magnet sa istrukturang radial rotor ay maaaring direktang ihulma o idikit sa generator shaft, na ginagawang medyo simple ang istruktura at proseso. Tinitiyak ng paghuhukay ng aluminum alloy sa pagitan ng mga pole ang integridad ng istrukturang rotor at nagbibigay ng damping effect, na maaaring mapabuti ang transient performance ng generator at mapahusay ang demagnetization resistance ng permanenteng magnet material.

(3) Pinagsamang Istrukturang Naka-embed sa Rotor

Sa kasalukuyan, sa mga tradisyunal na generator set, ang makina at generator ay medyo magkahiwalay. Ang crankshaft ng makina ay may dalawang dulo, na matatagpuan sa harap at likuran ng makina; ang harapang dulo ay nilagyan ng flywheel at isang panlabas na starter pull cord; ang likurang dulo ay nagsisilbing output drive, karaniwang ginagamit para sa pagkonekta sa generator. mga high-speed generator set , ang generator ay hindi lamang lumilikha ng enerhiyang elektrikal kundi pati na rin, sa pamamagitan ng pagkalkula ng moment of inertia, tinitiyak na ang moment of inertia ng rotor nito ay katumbas ng sa flywheel, sa gayon ay ginagamit ang rotor nito upang palitan ang flywheel ng prime mover, na ginagawa itong mahalagang bahagi ng prime mover. Nakakamit nito ang isang "high-speed generator integrated embedded structure." Malaki ang nababawasan nito sa mga axial dimensions ng unit at binabawasan ang bigat nito, na pangunahing nakakamit ang paghihiwalay ng mga mainit at malamig na sona ng generator set, na nagpapadali sa mga solusyon sa pagpapakalat ng init, at nagpapabuti sa pagiging maaasahan ng sistema.