CN101789658A - 双定子永磁高效发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双定子永磁高效发电机，属于清洁能源供电设备技术领域；特征是：第一定子和第二定子设置在转子的内、外两侧，中心与主轴固定，导线连接第一定子、第二定子的绕组后穿过各自的管路引出或与接线盒连接；主轴通过前、后端盖中的轴承支撑，螺丝将转子固定在上述两端盖中间，其中，转子与第一定子、第二定子之间分别设有气隙；产品具有结构简单、部件少、耗材小、重量轻、体积小、成本低、节能环保、制作工艺简单、易于流水线大批量生产，同时，发电效率高，输出功率稳定、运行安全、使用寿命长、适用范围广阔。

Description

双定子永磁高效发电机

技术领域

本发明涉及一种双定子永磁高效发电机，属于清洁能源技术领域，特别涉及一种适用于风力发电的高效率发电设备。

背景技术

在现有技术中，永磁发电机由一个定子和一个转子组成，在制造较大功率的永磁发电机时，必须相应比例地增加定子和转子的体积，所以普遍存在着体积大、质量重、成本高的缺陷，特别在于直驱式风力发电机中，上述缺陷带来的不良后果更加严重，由于一个定子结合一个转子的风力发电机，只限于发电功能，难以捕捉气流在自然界瞬息万变的运动规律，所以普遍存在着低风速时难以启动和高风速中输出电压不稳定、效益低、占地空间大、噪音大等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，采用以下技术方案来实现：

一种双定子永磁高效发电机，其特征是：第一定子1设置在转子2的圆周外侧，定子壳体的中心圆孔与主轴6连接，导线10连接定子绕组以后穿过壳体中的管路引出；第二定子3设置在转子2的圆周内侧，中心圆孔与主轴6固定，导线9连接第二定子绕组以后穿过主轴内部的管路引出；主轴6通过前、后端盖4、7中的轴承5支撑，螺丝将转子2固定在上述两端盖中间，其中，转子2与第一定子1、第二定子3之间分别设有气隙8和801。

一种双定子永磁高效发电机，其特征是：第一定子1设置在转子2的圆周外侧，定子壳体的中心圆孔与主轴6连接，导线10连接定子绕组以后穿过壳体中的管路引入控制盒11；第二定子3设置在转子2的圆周内侧，中心圆孔与主轴6固定，导线9连接第二定子绕组以后穿过主轴内部的管路引入控制盒11；主轴6通过前、后端盖4、7中的轴承5支撑，螺丝将转子2固定在上述两端盖中间，其中，转子2与第一定子1、第二定子3之间分别设有气隙8和801，当转子旋转，带动后端盖7上的风叶旋转，空气由通风孔103经过气隙801排出，为冷却发电机，提供良好的散热功能。

所述第一定子1的壳体由金属材料制成一体或分拆两段加工以后再用螺丝固定成一体，壳体上端内侧按圆周方向设置铁芯101和绕组102，壳体下端设有若干个通风孔103，孔内装有空气过滤网，壳体的中心圆孔与主轴6连接，由键销、螺丝定位固定，壳体侧面以及下端平面设有若干个螺孔104，以供发电机立式或卧式安装时使用。

所述第二定子3包括：由金属材料制成的轮辐支架，轮辐支架外侧沿圆周方向设置铁芯301和绕组302，轮辐支架内侧圆面积中沿圆周方向均匀分布若干个减重孔，轮辐支架中心部位设有带轮毂的圆孔，主轴6通过圆孔，由键销、挡圈或紧固螺母与其固定。

所述设置在第一定子1的铁芯101和第二定子3的铁芯301，由矽钢片冲压成形以后，叠加铆压制成，在环形矽钢片的内侧或外侧冲压一圈可以崁入线圈绕组102或302的Ω形槽口，槽口数量为3a，其中a＞6，构成3相或3n相发电机，其中n＞1；或者由矽钢片冲压成形，叠加铆压制成单独的圆形体、方形体或多边形体，在每个相同形状、体积的铁芯外周套装绕有线圈的绝缘体框架，将铁芯和线圈分别沿圆周方向固定在第一定子1的壳体内侧或第二定子3的轮辐支架外层，铁芯和线圈的数量为3a，通过导线复式连接，构成3相或3n相发电机。

所述转子2主要由永磁体组成，永磁体为釹铁硼、钐钴或铝镍钴永磁体，形状为瓦形体或瓦形片，上下两端设有供前、后端盖定位固定的凸子或螺孔，或者在转子中间设置圆筒导磁体201，圆筒导磁体两端设有若干个螺孔，瓦形永磁片202两端带有

形切口，均匀排列在圆筒导磁体的内、外圆周两侧，两组

形切口的瓦形永磁片202与圆筒导磁体201吸合，构成上下带有凸子圈的圆环，供前、后端盖中的凹槽卡接固定；省去了使用化学粘胶剂的工艺过程。

所述转子2中永磁体参考铁芯和线圈的数量设置，永磁体或瓦形永磁片的排列为：磁场极性，按S-N-S-N……S的顺序圆形排列，或按S-N-导磁块-N-S-导磁块-s-N-导磁块-N-S……S的顺序圆形排列，每两块永磁体中间设置≤永磁体体积的导磁块或导磁片；以节省永磁体的使用量，提高发电效率。

所述前端盖4和后端盖7由隔磁材料制成，端盖内侧的中心部位设置轴承5支撑主轴6，前、后两端盖通过凹槽和螺丝将转子2固定在中间，其中，前端盖4的外侧设有螺纹或键槽以供传动器连接，后端盖7的外侧设有风叶701，风叶可以与端盖联体铸造也可以分体加工以后用螺丝固定在端盖上。

所述主轴6由圆钢、不锈钢管或无缝钢管制成，内孔管路供导线通过，主轴外径设有供轴承5、第一定子1、第二定子3的凸挡靠山，以精确控制上述各部件的定位和气隙8、801的尺寸。

所述控制盒11为设置供导线9、10连接的接线端子，以便与之相匹配的大型控制屏制备；或者是：内部设有单片机系统、转速检测自动跟踪调速系统、供第一定子或第二定子作电动机启动、发电的小型电动发电机自动控制器，或设有电动机启动、根据风速自动切换的双路发电自动充电电路、电磁制动电路、过压、欠压、过流、漏电、防雷安全保护电路以及接触器为主要元件组成的小型双定子风力发电机自动控制器，或设有供第一、第二定子作电动机启动、运转、电磁制动的双定子电动机控制器。

根据使用要求，变更控制盒11内的制备电路板或控制器，可以配置成为：双定子电动发电机、双定子发电机、双定子电动机。

作为双定子风力发电机时可以在第一定子1、第二定子3的绕组中或壳体内设置温度传感器、温度保护器、霍尔元件，并备置蓄电池和电源逆变转换器以确保配合风力发电机的正常使用。

有益效果：设计成两个定子，与相同功率的发电机相比，缩小了体积、降低了量重和成本，大幅度提高了发电机的输出功率；作为风力发电机时，可与控制盒内的单片机系统、转速检测自动跟踪调速系统、自动控制器配合，以适应气流在自然界瞬息万变的运动规律，克服了目前风力发电机普遍存在的低风速时难以启动和高风速中输出电压不稳定、效益低、占地空间大、噪音大等问题，极大地提高了发电效益，确保了运行安全，具有突出的实质性特点和显著的进步。

附图说明

附图1，一种双定子永磁高效发电机的结构纵向剖视示意图。

附图2，一种可卧式安装的双定子永磁高效发电机的结构纵向剖视示意图。

附图3，一种双定子永磁高效发电机A A剖视的部分示意图。

附图4，一种永磁块不同排列的双定子永磁高效发电机水平剖视的部分示意图。

具体实施方式

以下实施例并不构成对本发明保护范围的任何限制。

图中：1.第一定子、101.铁芯、102.绕组，2.转子、201.圆筒导磁体、202.瓦形永磁片、203.导磁块，3.第二定子、301.铁芯、302.绕组，4.前端盖，5.轴承，6.主轴，7.后端盖、701风叶，8、801.气隙，9、10.导线，11.控制盒。

实施例：附图1所示，一种双定子永磁高效发电机的结构纵向剖视示意图。将第一定子1设置在转子2的圆周外侧，定子壳体的中心圆孔与主轴6连接，导线10连接定子绕组以后穿过壳体中的管路引出；第二定子3设置在转子2的圆周内侧，中心圆孔与主轴6固定，导线9连接第二定子绕组以后穿过主轴内部的管路引出；主轴6通过前端盖4、后端盖7中的轴承5支撑，螺丝将转子2固定在上述两端盖中间，其中，转子2与第一定子1、第二定子3之间分别设有气隙8和801；作为优选，转子2的永磁体为上下设有凸子的釹铁硼永磁体，前、后端盖4、7选用铝合金材料，主轴6为不锈钢管制成。

实施例：附图2所示，一种可卧式安装的双定子永磁高效发电机的结构纵向剖视示意图。本实施例与附图1的不同之处在于，第一定子1的壳体上设有控制盒11，内设若干个与导线9、导线10连接的接线端子，以供与之相匹配的大型控制屏连接使用；以及在转子2中间设置圆筒导磁体201，圆筒导磁体两端设有若干个螺孔，供螺丝与端盖固定，每块瓦形永磁片202两端带有

形切口，均匀排列在导磁圆筒体的内外圆周两侧，两组

形切口的瓦形永磁片202与圆筒导磁体201吸合，构成上下带有凸子圈的圆环，与前、后端盖中的凹槽卡接以后，由螺丝固定。

实施例：附图3所示，一种双定子永磁高效发电机A A剖视的部分示意图。第一定子1的铁芯101和第二定子3的铁芯301，由矽钢片冲压成形以后，叠加铆压制成，在环形矽钢片的内侧或外侧冲压一圈可以崁入线圈绕组102或302的Ω形槽口，作为优选，槽口数量为51槽，构成3相发电机；转子2中的永磁体的磁场极性按照S-N-S-N……S的顺序圆形排列。

实施例：附图4所示，一种永磁块不同排列的双定子永磁高效发电机水平剖视的部分示意图。本实施例与附图3的不同之处在于，永磁体按S-N-导磁块-N-S-导磁块-S-N-导磁块-N--S……S的顺序圆形排列，每两块永磁体中间设置一块≤永磁体体积的导磁块；以节省永磁体的使用量，提高发电效率。

综上所述，本发明的特征和优点是显而易见的，具有巨大的经济效益和市场潜力。

根据上述实施例和工作原理，有些聪明的制造商稍微改变或试图减少某一另件而制造的雷同产品，也属于本发明的保护范畴之例。

Claims (10)

1.一种双定子永磁高效发电机，特征是：第一定子(1)设置在转子(2)的外侧，定子壳体的中心圆孔与主轴(6)连接，导线(10)连接定子绕组以后穿过壳体中的管路引出；第二定子(3)设置在转子(2)的内侧，中心圆孔与主轴(6)固定，导线(9)连接第二定子绕组以后穿过主轴内部的管路引出；主轴(6)通过前、后端盖(4)、(7)中的轴承(5)支撑，螺丝将转子(2)固定在上述两端盖中间，其中，转子(2)与第一定子(1)、第二定子(3)之间分别设有气隙(8)和(801)。

2.一种双定子永磁高效发电机，特征是：第一定子(1)设置在转子(2)的外侧，定子壳体的中心圆孔与主轴(6)连接，导线(10)连接定子绕组以后穿过壳体中的管路引入控制盒(11)；第二定子(3)设置在转子(2)的内侧，中心圆孔与主轴(6)固定，导线(9)连接第二定子绕组以后穿过主轴内部的管路引入控制盒(11)；主轴(6)通过前、后端盖(4)、(7)中的轴承(5)支撑，螺丝将转子(2)固定在上述两端盖中间，其中，转子(2)与第一定子1、第二定子(3)之间分别设有气隙(8)和(801)。

3.根据权利要求1或2所述的双定子永磁高效发电机，特征是：所述第一定子(1)的壳体由金属材料制成一体或分拆两段加工以后再用螺丝固定成一体，壳体上端内侧按圆周方向设置铁芯(101)和绕组(102)，壳体下端设有若干个通风孔(103)，孔内装有空气过滤网，壳体的中心圆孔与主轴(6)连接，由键销、螺丝定位固定，壳体侧面以及下端平面设有若干个螺孔(104)，供发电机立式或卧式安装时使用。

4.根据权利要求1或2所述的双定子永磁高效发电机，特征是：所述第二定子(3)包括：由金属材料制成的轮辐支架，轮辐支架外侧沿圆周方向设置铁芯(301)和绕组(302)，轮辐支架内侧圆面积中均匀分布若干个减重孔，轮辐支架中心部位设有带轮毂的圆孔，主轴(6)通过圆孔，由键销、挡圈或紧固螺母与其固定。

5.根据权利要求1或2所述的双定子永磁高效发电机，特征是：所述第一定子(1)的铁芯(101)和第二定子(3)的铁芯(301)，由矽钢片冲压成形后，叠加铆压制成，在环形矽钢片的内侧或外侧冲压一圈可以崁入线圈绕组(102)或(302)的Ω形槽口，槽口数量为3a，其中a＞6，构成3相或3n相发电机，其中n＞1；或者由矽钢片冲压成形后，叠加铆压制成单独的圆形、方形或多边形体，在每个相同形状铁芯的外周套装绕有线圈的绝缘体框架，将铁芯、线圈分别沿圆周方向固定在第一定子(1)的壳体内侧或第二定子(3)的轮辐支架外层，铁芯和线圈的数量为3a，通过导线复式连接，构成3相或3n相发电机。

6.根据权利要求1或2所述的双定子永磁高效发电机，特征是：所述转子(2)主要由永磁体组成，永磁体为釹铁硼、钐钴或铝镍钴永磁体，形状为瓦形体或瓦形片，上下两端设有供前、后端盖定位固定的凸子或螺孔，或者在转子中间设置圆筒导磁体(201)，圆筒导磁体两端设有若干个螺孔，瓦形永磁片(202)两端带有形切口，均匀排列在圆筒导磁体的内外圆周两侧，两组形切口的瓦形永磁片(202)与圆筒导磁体(201)吸合，构成上下带有凸子圈的圆环，供前、后端盖中的凹槽卡接固定。

7.根据权利要求1或2所述双定子永磁高效发电机，特征是：所述转子(2)中永磁体或永磁片的数量参考铁芯和线圈的数量设置，永磁体的排列为：磁场极性，按S-N-S-N……S的顺序圆形排列，或按S-N-导磁块-N-S-导磁块-S-N-导磁块-N-S……S的顺序圆形排列，每两块永磁体中间设置一块≤永磁体体积的导磁块或永磁片。

8.根据权利要求1或2所述的双定子永磁高效发电机，特征是：所述前、后端盖(4)、(7)由隔磁材料制成，端盖内侧的中心部位设置轴承(5)支撑主轴(6)，前、后两端盖通过凹槽和螺丝将转子(2)固定在中间，其中，前端盖(4)的外侧设有螺纹或键槽以供传动器连接，后端盖(7)的外侧设有风叶(701)，风叶可以与端盖联体铸造也可以分体加工以后用螺丝固定在端盖上。

9.根据权利要求1或2所述的双定子永磁高效发电机，特征是：所述主轴(6)由圆钢、不锈钢管或无缝钢管制成，内孔管路供导线通过，外径设有供轴承(5)、第一定子(1)、第二定子(3)定位的凸挡靠山，以精确控制上述部件的定位和气隙(8)、(801)的尺寸。

10.根据权利要求2所述的双定子永磁高效发电机，特征是：所述控制盒(11)为设置供导线(9)、(10)连接的接线端子，以便与之相匹配的大型控制屏制备；或者是：内部设有单片机系统、转速检测自动跟踪调速系统、供第一定子或第二定子作电动机启动、发电的小型电动发电机自动控制器，或设有电动机启动、根据风速自动切换的双路发电自动充电电路、电磁制动电路、过压、欠压、过流、漏电、防雷安全保护电路以及接触器为主要元件组成的小型双定子风力发电机自动控制器，或设有供第一、第二定子作电动机启动、运转、电磁制动的双定子电动机控制器。

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