專利名稱：軸向磁場(chǎng)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁發(fā)電機(jī)。特別涉及一種永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
小型交流永磁發(fā)電機(jī)按照主磁場(chǎng)方向的不同，有徑向磁場(chǎng)型式和切向磁場(chǎng)型式兩 種，二者的磁場(chǎng)方向所在平面均與轉(zhuǎn)軸(線)垂直。現(xiàn)有的永磁發(fā)電機(jī)用于風(fēng)力發(fā)電時(shí)，通 常采用的是磁場(chǎng)方向與軸線垂直的結(jié)構(gòu)。如目前技術(shù)比較先進(jìn)的廣州紅鷹Hy_400W風(fēng)力發(fā) 電機(jī)和江蘇淮安FD2.7-500永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)均是磁場(chǎng)方向與軸線垂直的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的 永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)單邊磁拉力大，漏磁多，同時(shí)定子繞組按一定規(guī)律嵌放在鐵心槽中，電機(jī)運(yùn) 轉(zhuǎn)時(shí)因齒槽效應(yīng)，電磁轉(zhuǎn)矩會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)。因而這種結(jié)構(gòu)的永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)額定風(fēng)速均較高 (10 12m/s)，風(fēng)葉直徑偏大，在風(fēng)速較小的情況下，輸出功率小，不能很好地利用風(fēng)能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種可以在低風(fēng)速、小風(fēng)量情況下能輸出較大的功率，適應(yīng)風(fēng)速 范圍寬，運(yùn)行效率高的永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)。本發(fā)明軸向磁場(chǎng)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用雙(上、下)轉(zhuǎn)子的軸向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，包括主 軸、定子和上、下轉(zhuǎn)子端蓋，定子由若干個(gè)空心結(jié)構(gòu)的集中定子線圈圓周均布于定子圓盤內(nèi) 注塑而成，無槽無鐵心，上、下轉(zhuǎn)子端蓋分別由上、下轉(zhuǎn)子磁鋼和上、下轉(zhuǎn)子背軛組成，上、下 轉(zhuǎn)子磁鋼極性交錯(cuò)均布于上、下轉(zhuǎn)子端蓋圓盤內(nèi)，上、下轉(zhuǎn)子端蓋由圓筒形機(jī)殼連接，定子 固定在主軸上，上、下轉(zhuǎn)子端蓋和定子構(gòu)成雙氣隙，上、下轉(zhuǎn)子端蓋通過鋁合金結(jié)構(gòu)與風(fēng)輪 連接，直接由風(fēng)葉帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。電機(jī)整體呈扁平圓盤形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明軸向磁場(chǎng)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)主磁路從一個(gè)極出發(fā)，軸向穿過氣隙和與之相對(duì) 的另一極，沿周向經(jīng)過轉(zhuǎn)子背軛再穿過相鄰的磁極和軸向氣隙，最后沿轉(zhuǎn)子軛部閉合，磁場(chǎng) 方向與軸線平行，克服了單邊磁拉力，減少了漏磁，極面下磁密分布更加均勻，充分利用了 永磁材料，氣隙磁密比單邊磁體結(jié)構(gòu)提高10%左右，有利于提升電機(jī)性能、降低成本、縮小 體積。定子無齒無槽無鐵心，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制靈活，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大為改善，響應(yīng) 速度快。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，永磁體又兼具風(fēng)扇作用，有助于電機(jī)的散熱。為進(jìn)一步改善電機(jī)的風(fēng)速適應(yīng)范圍，定子可以采用變極繞組，設(shè)置多種輸出模式， 在轉(zhuǎn)子上設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器，通過轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)出的實(shí)時(shí)速度信號(hào)(指令)控制定子線圈切 換繼電器，自動(dòng)切換定子線圈的連接方式，滿足從低速到高速的寬風(fēng)速、寬功率范圍內(nèi)高效 率運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電的要求。本發(fā)明軸向磁場(chǎng)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以在低風(fēng)速、小風(fēng)量情況下，輸出較大的功率， 適應(yīng)風(fēng)速范圍寬，運(yùn)行效率高。


圖1為本發(fā)明軸向磁場(chǎng)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示實(shí)施例的轉(zhuǎn)子磁鋼配置示意圖；圖3為圖1所示實(shí)施例的定子線圈配置示意圖；圖4為圖1所示實(shí)施例的定子線圈連接的切換模式。
具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖中1、主軸2、下轉(zhuǎn)子端蓋3、上轉(zhuǎn)子端蓋4、軸承5、上轉(zhuǎn)子背軛6、上轉(zhuǎn)子磁鋼7、 下轉(zhuǎn)子磁鋼8、下轉(zhuǎn)子背軛9、圓筒形機(jī)殼10、定子線圈11、定子圓盤如圖所示，本發(fā)明永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括主軸1、定子、上轉(zhuǎn)子端蓋2和下轉(zhuǎn)子端蓋 3，上轉(zhuǎn)子端蓋2和下轉(zhuǎn)子端蓋3由圓筒形機(jī)殼9連接，上、下轉(zhuǎn)子端蓋2、3和定子線圈10 構(gòu)成雙氣隙，定子線圈10固定在主軸1上，主軸1固定在底座上，上、下轉(zhuǎn)子端蓋2、3通過 鋁合金結(jié)構(gòu)與風(fēng)輪連接，直接由風(fēng)葉帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。電機(jī)整體呈扁平圓盤形結(jié)構(gòu)。定子由定子線圈10和定子圓盤11組成，16個(gè)空心結(jié)構(gòu)的集中定子線圈10圓周 均布于定子圓盤11內(nèi)，定子線圈10與絕緣膠木酚醛塑料(電木)的定子圓盤11注塑成一 體。定子圓盤11中心開有孔，孔周圍的16個(gè)小孔尺寸與繞組內(nèi)圈的尺寸完全一致，以利于 磁通的穿越和被切割。旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)被固定的線圈切割，則感應(yīng)而發(fā)電。定子繞組有16極串 聯(lián)、8極2并聯(lián)、4極4并聯(lián)、2極8并聯(lián)四種輸出模式，通過設(shè)在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)出實(shí) 時(shí)速度信號(hào)(指令)控制定子線圈切換繼電器，自動(dòng)切換定子線圈的連接方式。定子繞組 采用Φ0. 8mm的漆包線繞制，繞圈數(shù)量16，每線圈繞120匝，16線圈均布于定子圓平面內(nèi)。上、下轉(zhuǎn)子端蓋2、3由高性能的稀土永磁材料(NdFeB)與鋼板粘接，上、下轉(zhuǎn)子端蓋 2、3分別由上、下轉(zhuǎn)子磁鋼6、7和上、下轉(zhuǎn)子背軛5、8組成，16塊經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)尺寸的上、下 轉(zhuǎn)子磁鋼6和7，分別極性交錯(cuò)地均布于上、下轉(zhuǎn)子端蓋2、3圓盤內(nèi)，上、下轉(zhuǎn)子背軛5和8， 采用軟鐵等高導(dǎo)磁率材料，以利于形成閉合的主磁路。上、下轉(zhuǎn)子端蓋2、3裝有16個(gè)N、S 極性交替配置的永磁鋼，磁極定位后用環(huán)氧樹脂固定。為進(jìn)一步減少漏磁，轉(zhuǎn)子采用鋁材料 邊樣，起到隔磁作用。
權(quán)利要求
一種軸向磁場(chǎng)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括主軸(1)、定子和轉(zhuǎn)子，其特征在于定子由若干個(gè)空心結(jié)構(gòu)的集中定子線圈(10)圓周均布于定子圓盤(11)內(nèi)注塑而成，無槽無鐵心，轉(zhuǎn)子為上、下雙轉(zhuǎn)子，上、下轉(zhuǎn)子端蓋(2、3)分別由上、下轉(zhuǎn)子磁鋼(6、7)和上、下轉(zhuǎn)子背軛(5、8)組成，上、下轉(zhuǎn)子磁鋼(6、7)極性交錯(cuò)均布于上、下轉(zhuǎn)子端蓋(2、3)圓盤內(nèi)，上、下轉(zhuǎn)子端蓋(2、3)由圓筒形機(jī)殼(9)連接，定子固定在主軸(1)上，上、下轉(zhuǎn)子端蓋(2、3)和定子構(gòu)成雙氣隙，上、下轉(zhuǎn)子端蓋(2、3)通過鋁合金結(jié)構(gòu)與風(fēng)輪連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向磁場(chǎng)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于定子由16個(gè)空 心結(jié)構(gòu)的集中定子線圈(10)圓周均布于絕緣膠木酚醛塑料(電木)的定子圓盤(11)內(nèi)， 定子線圈(10)與定子圓盤(11)注塑成一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種軸向磁場(chǎng)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于定子圓盤(11) 中心開有孔，孔周圍的16個(gè)小孔尺寸與繞組內(nèi)圈的尺寸完全一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種軸向磁場(chǎng)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于定子繞組 有16極串聯(lián)、8極2并聯(lián)、4極4并聯(lián)、2極8并聯(lián)四種輸出模式，轉(zhuǎn)子上設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器，定 子上有線圈切換繼電器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種軸向磁場(chǎng)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括主軸(1)、定子和轉(zhuǎn)子，定子由若干個(gè)空心結(jié)構(gòu)的集中定子線圈(10)圓周均布于定子圓盤(11)內(nèi)注塑而成，定子無槽無鐵心，轉(zhuǎn)子為上、下雙轉(zhuǎn)子，上、下轉(zhuǎn)子端蓋(2、3)分別由上、下轉(zhuǎn)子磁鋼(6、7)和上、下轉(zhuǎn)子背軛(5、8)組成，上、下轉(zhuǎn)子磁鋼(6、7)極性交錯(cuò)均布于上、下轉(zhuǎn)子圓盤內(nèi)，上、下轉(zhuǎn)子端蓋(2、3)由圓筒形機(jī)殼(9)連接，定子固定在主軸(1)上，上、下轉(zhuǎn)子端蓋(2、3)和定子構(gòu)成雙氣隙，上、下轉(zhuǎn)子端蓋(2、3)通過鋁合金結(jié)構(gòu)與風(fēng)輪連接。這種永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以在低風(fēng)速、小風(fēng)量情況下輸出較大的功率，適應(yīng)風(fēng)速范圍寬，運(yùn)行效率高。
文檔編號(hào)H02K11/00GK101814811SQ200910064258
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2009年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者周保臣, 彭曉華, 鄧隱北, 龍翔 申請(qǐng)人:河南森源電氣股份有限公司