CN101572445A - 用于永磁发电机的闭合磁路定子 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种用于永磁发电机的闭合磁路定子主要包括定子架、固定安装在定子架上的定子芯以及多组设于定子芯上的定子绕组，各组定子绕组按照预定间隔均匀地由所述定子芯的内周面沿该定子芯的径向向内伸出，并环绕该定子芯的中心轴。每组定子绕组包括两个在定子芯上的轴向上彼此分开的绕组铁芯；两个绕组铁芯中的靠向定子架外侧的铁芯的内端平面相对于定子芯的内端平面倾斜成一定的角度。另外，每组定子绕组引出两个接线端子，并接入电流回路中。本发明所提供的定子结构能够有效地屏蔽磁力线的流失，由此不仅可以显著提高转子在定子芯中旋转的稳定性，而且还可以提高能量转换的效率。

Description

用于永磁发电机的闭合磁路定子

技术领域

本发明涉及一种定子，特别是涉及一种用于发电机的定子，尤其是涉及用于永磁发电机的闭合磁路定子。

背景技术

众所周知，风电是一种洁净的可再生能源，发展风电对于保护环境、改善能源结构、节约常规能源等有着重要的战略意义，因此，近年来世界各国已越来越重视对风力资源的开发和利用。据报道，到2003年底，全球风力发电装机容量已突破四千万千瓦，风力发电占全球电力供应的0.5％。2003年全球新增风电装机容量便超过830万千瓦，而且过去5年来全球风电装机容量年均增长速度均超过26.3％。随着对风力资源的加大开发利用，风力发电机也在向着效率高、低成本、结构简单等方向发展。

简单地说，风力发电机的工作原理是：当风叶转动时，电动机的转轴带动转子与定子芯进行相对旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子将感应生成的电势引出，接在回路中，由此便产生了电流。而且，发电机发出的电能是随着风速的高低而相应地增减。但是，风力发电机将风能转化成电能的转化效率的高低，在很大程度上取决于发电机的转子和定子的结构设计。目前，在本技术领域的现有技术中，在定子的周围设有凸出的定子绕组铁芯，较佳者可以为硅钢片所制成，并在定子绕组铁芯上缠绕至少一层线圈。采用此种定子的发电机的一个重要缺陷就是，其转子极和定子极之间不能形成闭合磁路，会产生漏磁现象，从而造成了能量的不必要浪费，使得磁场的利用率低。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是提供一种漏磁小，能量转换效率高的发电机定子。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

安装在所述定子架上的定子芯以及定子绕组，其特征在于，所述定子芯上设有多组定子绕组，各组所述定子绕组按照预定间隔均匀地由所述定子芯的内圆周表面沿该定子芯的径向向内伸出，并环绕该定子芯的中心轴；所述的每组定子绕组包括两个在沿定子芯的轴向上彼此分开的绕组铁芯及缠绕在其上的线圈绕组；所述两个绕组铁芯中的靠向定子架外侧的铁芯的内端平面相对于定子芯的内端平面倾斜成一定的角度。

根据本发明的另一个优选实施例，所述两个绕组铁芯中的靠向定子架外侧的铁芯的内端平面相对于定子芯内端平面的角度基本上为70～140度。

根据本发明的再一个优选实施例，定子绕组的个数为3的倍数，其序号被3除后余数相等的所有定子绕组之间均以并联方式连接成一组，并且每个绕组均与由外部电控系统控制实现开启与闭合的开关相连接。

根据本发明的又一个优选实施例，所述每组定子绕组包括一个或多个子绕组，所述的多个子绕组采用串联连接；而且每组定子绕组上线圈缠绕的方式、数目完全一致。

根据本发明的另外一个优选实施例，所述每组定子绕组引出两个接线端子，并接入电流回路中。

根据本发明的另外一个优选实施例，在所述定子架的外周边上均匀地设置有沿径向向外伸出的至少三个的用来固定定子架的安装部。

根据本发明的再一个优选实施例，所述定子芯的材料可以从如下几种材料中选取：永磁材料、叠装的硅钢片、软磁材料。

根据本发明的又一个优选实施例，在定子架的外圆周表面上设有多个通过螺钉连接来将定子芯固定在定子架上的螺钉孔；在定子架的端面上均匀地设有若干用来与发电机端盖相固定的螺钉孔。

根据本发明所提供的定子结构，能够有效地屏蔽磁力线的流失，从而可以显著提高转子在定子芯中旋转的稳定性，另外，本发明还可以提高能量转换的效率。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的用于永磁发电机的闭合磁路定子的主视图；

图2是图1所示定子的A-A向剖视图；

图3是图1所示定子的B-B向剖视图；以及

图4是图1所示定子的俯视图。

具体实施方式

下面将参考附图详细地对本发明的优选实施方式进行进一步地说明。

图1中示出的是根据本实用新型一个优选实施例的定子结构的主视图。所述定子的中央开有轴孔，可用来容置转子。该定子结构主要包括定子架1、固定安装在定子架1上的定子芯2以及定子绕组3。

如图1至图3中所示，定子芯2上设有多组定子绕组3。各组定子绕组3按照预定间隔均匀地由定子芯2的内周面沿该定子芯2的径向向内延伸而出，并环绕该定子芯2的中心轴。每组定子绕组3包括沿轴向彼此分开的多于一个的绕组铁芯31及缠绕在其上的线圈绕组32。当然，每组定子绕组3包括的绕组铁芯31的数目可以是两个或三个以上，优选地，为两个。

图3中所示的是定子芯2上沿轴向分开的一组定子绕组3的示意图，它包括两个绕组铁芯31a、31b和缠绕在其上的线圈绕组32。为了清楚起见，在本文的以下描述中，术语“定子架内侧、外侧”表示沿电动机转轴由内而外的方向，在图3中为纸面由左至右的方向。换句话说，绕组铁芯31b位于定子架外侧，而绕组铁芯31a则位于定子架内侧。靠向定子架外侧的绕组铁芯31b的内侧端面相对于定子芯2的内端平面不一定是垂直的，而是可以倾斜成一定的角度C，即该角度大致为70～140度。优选地，大致为80°～120°

如图1中所示，定子绕组3的组数为三的倍数，其序号被三除后余数相等的所有定子绕组之间均并联接成一组并作为三相电中的一相。另外，任意相邻的三组绕组也都可以认为是一组三相发电系统。每组定子绕组包括一个或多个子绕组，且多个子绕组之间采用串联连接，并且，每组定子绕组上线圈缠绕的方式、数目完全一致。另外，每组定子绕组3均与由外部电控系统控制实现开启与闭合的开关相连接，从而可以实现用电子控制系统灵活控制其通断状态。

更进一步地说，从每组定子绕组引出两个接线端子，并接入电流回路中。这样，可以将转子在定子中旋转切割磁力线所得的感应电势通过接线端子引出，接在回路中，由此便能产生了电流。

如图2和图4中所示，在定子架1的外周边上均匀地设置有沿径向向外伸出的至少三个安装部，它们用于定子阵列时多个定子架1之间的固定，或者定子架1与端盖之间的固定，从而形成发电机的腔体。

如图1和图4中所示，在定子架1的外圆周表面上设有多个通过螺钉连接来将定子芯固定在定子架1上的螺钉孔12。在定子架1的端面上均匀地设有若干螺钉孔13，其也是用来与端盖相固定、从而形成发电机腔体的。

定子芯的材料可以从如下几种材料中选取：永磁材料、叠装的硅钢片、软磁材料。另外，可以优选地用“U”型绕组代替定子绕组级。

由于本发明涉及的永磁发电机可以根据功率设计的需要来采用阵列型分布，即沿轴向设置多层转子架，因此，相应地也应该设置与转子相应数目的定子阵列。

以上所披露的仅为本发明的优选实施例，当然不能以此来限定本发明的权利保护范围，可以理解，依据本发明所附权利要求中限定的实质和范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种用于永磁发电机的闭合磁路定子，主要包括定子架(1)、固定安装在所述定子架(2)上的定子芯(2)以及定子绕组(3)，其特征在于，所述定子芯(2)上设有多组定子绕组(3)，各组所述定子绕组(3)按照预定间隔均匀地由所述定子芯(2)的内圆周表面沿该定子芯(2)的径向向内伸出，并环绕该定子芯(2)的中心轴；

所述的每组定子绕组(3)包括两个在沿定子芯(2)的轴向上彼此分开的绕组铁芯(31a、31b)及缠绕在其上的线圈绕组(32)；

所述两个绕组铁芯(31)中的靠向定子架外侧的铁芯(31b)的内端平面相对于定子芯(2)的内端平面倾斜成一定的角度(C)。

2.根据权利要求1所述的用于永磁发电机的闭合磁路定子，其特征在于，所述两个绕组铁芯(31)中的靠向定子架外侧的铁芯(31b)的内端平面相对于定子芯(2)内端平面的角度(C)基本上为70～140度。

3.根据权利要求1所述的用于永磁发电机的闭合磁路定子，其特征在于，定子绕组(3)的组数为3的倍数，其序号被3除后余数相等的所有定子绕组之间均以并联方式连接成一组，并且每组绕组均与由外部电控系统控制实现开启与闭合的开关相连接。

4.根据权利要求4所述的用于永磁发电机的闭合磁路定子，其特征在于，所述每组定子绕组(3)包括一个或多个子绕组，所述的多个子绕组采用串联连接；而且每组定子绕组上线圈缠绕的方式、数目完全一致。

5.根据权利要求1所述的用于永磁发电机的闭合磁路定子，其特征在于，所述每组定子绕组(3)引出两个接线端子，并接入电流回路中。

6.根据权利要求1所述的用于永磁发电机的闭合磁路定子，其特征在于，在所述定子架(1)的外周边上均匀地设置有沿径向向外伸出的至少三个用来固定定子架(1)的安装部。

7.根据权利要求1所述的用于永磁发电机的闭合磁路定子，其特征在于，所述定子芯(2)的材料可以从如下几种材料中选取：永磁材料、叠装的硅钢片、软磁材料。

8.根据权利要求1所述的用于永磁发电机的闭合磁路定子，其特征在于，在定子架(1)的外圆周面上设有多个通过螺钉连接来将定子芯固定在定子架(1)上的螺钉孔(12)；在定子架(1)的端面上均匀地设有若干用来与发电机端盖相固定的螺钉孔(13)。

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