选择永磁发电机零部件的材料

在设计永磁发电机的零部件的时候，应尽量选用新材料、新工艺、新技术，以减小永磁发电机的体积、重量，提高永磁发电机的性能，提高永磁发电机寿命，降低损耗，提高效率，降低永磁发电机的制造成本及用户的使用成本。

（1）永磁体的选择

在设计永磁发电机时应选择磁综合性能最好的永磁体，永磁体磁综合性能愈好，则永磁发电机气隙磁密愈高，永磁发电机功率愈大，发电机的各项指标就愈好。

目前，市场商品最好的永磁体也只有稀土钕铁硼，其剩磁标定的1.40T，实际上其磁感应强度也只有其剩磁的35%多一点。所以在设计时，应对永磁体磁极采取聚磁形状，以增加磁极的磁感应强度。

只有径向布置永磁体磁极才能采用聚磁形状，而切向布置永磁体磁极则难以采用聚磁形状。

图9-6 永磁体切向布置的永磁发电机结构

1—机壳 2—定子冷却风道 3—定子 4—定子绕组 5—永磁体 6—极靴 7—转子冷却风道 8—非磁性材料转子毂 9—转子轴 10—散热片 11—后端盖 12—后轴承 13—前端盖 14—前轴承 15—冷却风机

（2）永磁发电机机壳材料的选择

微、小型永磁发电机机壳常采用铸铁材料，铸造成型并铸有散热片，与常规交流电动机机壳相同，更方便的是采用常规交流电动机机壳可以减少制造成本。灰铸铁机壳刚性好，变形小，且有减振功能。

中、大型永磁发电机机壳多采用低碳钢卷筒焊接而成。并将支座、各部连接法兰、出线口、散热片等焊好，焊后支撑内孔进行热时效处理后方可加工。否则焊接及卷筒应力不消除，加工会严重变形而不能使用。

（3）永磁发电机端盖

微小型永磁发电机的前后端盖都是灰铸铁铸造而成。中、大型永磁发电机端盖可采用灰铸铁或球磨铸铁，因为端盖支撑着转子总成的重量，所以要加加强筋，且加强筋不宜加在发电机内腔一侧，以免加强筋会阻碍冷却空气的流动。铸造端盖也应进行消除铸造应力的时效处理。

（4）永磁发电机的定、转子铁心材料的选择

微、小型永磁发电机的定、转子铁心都应采用硅钢片。中、大型永磁发电机的定子选用硅钢片。硅钢片应选用先进的新材料，目前可按表4-1选取。

永磁发电机大、中功率，转子直径很大，不宜采用硅钢片，可以08号低碳钢或Q195低碳钢板焊接或含C量0.06%～0.12%、含Mn量0.25%～0.5%，Si含量0.3%～0.5%，S含量不大于0.05%，P含量不大于0.045%的低碳铸钢件。不论是用低碳钢板焊接还是低碳钢铸件都必须进行时效处理消除焊接或铸造应力之后加工，以免加工中或加工后变形不能使用。

对于切向布置永磁体磁极的转子毂，必须采用非磁性材料，如铸黄铜，铸铝合金等。而极靴应采用低碳钢锻件或硅钢片叠加而成。

低碳钢的磁导率与硅钢片相当，导磁性能好，有利于导磁。(www.xing528.com)

低碳钢的转子毂内中空，应用辐板支撑，定子L_t较长者，辐板除转子两端外还应在中间设一处辐板以免转子毂变形过大。

（5）转子轴

转子轴是永磁发电机最重要的零部件之一，可以根据永磁发电机的功率、定子长度L_t进行科学合理地选择。由于转子轴在永磁发电机运行时，其在外动力的转矩、转子重量形成的弯曲等多种应力的作用下，永磁发电机长时间运行又易使转子轴产生疲劳裂纹、甚至断裂等破坏，所以转子轴应具有足够的刚度、强度。

转子轴应有足够的强度、刚度和疲劳强度。微、小型永磁发电机的转子轴可以选择45钢经调质处理获得较好的综合机械性能。中、大型永磁发电机的转子轴可以选用中碳合金钢材料，如35CrMnMo、40CrMnMo、40CrMo、30CrMnTi等进行调质处理，获得很好的综合机械性能。中、大型永磁发电机的转子轴往往很粗，可以选用上述材料的厚壁管、既能满足设计要求又能减轻转子轴的重量。

对于永磁发电机的转子轴材料、热处理及加工应有如下要求：

1）转子轴要求有足够的强度，使永磁发电机在超负荷运转或输出端突然短路或突然制动时不致断裂；

2）转子轴要有足够的刚度，使永磁发电机的转子在永磁发电机运行中其变形在允许的范围内，不能因转子变形过大而影响永磁发电机的正常运行；

3）转子轴要有很好的疲劳强度，使转子轴不致在疲劳期内发生疲劳裂纹或断裂。在选择转子轴的材料及确定工艺后要进行强度、刚度的计算及几何尺寸的确定。

（6）轴承的选择

永磁发电机轴承是关系到永磁发电机能否正常运行及寿命的重要部件之一。

永磁发电机的轴承要根据永磁发电机的功率、转速、转子总成的重量、转子轴与驱动力的连接方式等因素综合考虑，同时还要考虑轴承的润滑方式及润滑条件，应选择标定载荷大于计算载荷的1.5～3.0倍的轴承。中、大型永磁发电机的前轴承不仅要承担转子总成一半的重量，还要承担联轴器、制动盘等重量，可能还要承担转子，联轴器不平衡引起的离心力及振动等，可以采用载荷较高的圆柱滚子轴承。永磁发电机后轴承可以选用深沟球轴承。

永磁发电机轴承选择的原则是，轴承在额定寿命内能保证永磁发电机安全运行，不致损坏而影响永磁发电机的运行。

（7）永磁发电机冷却风机的选择

永磁发电机的冷却风机是根据设计计算要求的冷却空气的流量、压力选择的。轴流式风机效率高一些，体积小一些，便于安装。风机出口应与风力发电机冷空气入口正确安装。离心式风机体积大一点，效率没有轴流式风机高，但压力会比轴流式高一些。

（8）永磁发电机绕组的选择

永磁发电机不宜选择开口槽和半开口槽及扁铜线绕组，因开口槽及半开口槽适用于扁铜线，而它们涡流和环流很大且不易端部扭转换位。从电流的趋肤效应来说，永磁发电机宜采用半闭口槽及多根导线并绕的同相双层短节距绕组。这样会使绕组避免或最大程度地减少涡流和环流损失，同时又便于绕组端部扭转换位及同相双层的层间不用绝缘等优点。