CN107248792B - 径向充磁双绕组横向磁通永磁发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种径向充磁双绕组横向磁通永磁发电机，包括定子和转子；定子包括两个定子铁芯组，定子铁芯组由若干个沿圆周方向均匀分布的定子铁芯组成，定子铁芯组的绕组槽中设有电枢绕组；转子包括若干沿圆周方向均匀布置的转子铁芯，转子铁芯置于两个定子铁芯组之间，每个转子铁芯沿径向嵌装两块极性相反的永磁体，永磁体径向充磁，且在同一圆周上的相邻永磁体极性相反。本发明同一转子铁芯上的永磁体充磁方向相反且同一圆周中相邻永磁体磁化方向相反；结合两个定子铁芯组的定子铁芯沿圆周方向均匀分布的特点，可以有效避免永磁体无效情况，从而提高电机中永磁体的利用率，提高了电机的功率密度;本发明还具有结构简单可靠，便于制造的优点。
Description
技术领域
本发明属于永磁电机技术领域，具体是涉及一种径向充磁双绕组横向磁通永磁发电机。
背景技术
在全球能源日益紧张的背景下，可再生清洁能源技术越来越受到重视。作为清洁能源重要组成部分的风力发电技术，在全球得到了快速的发展。预计到2020年，全球风电装机总容量将达760GW。风力发电机是风电系统的关键核心设备，其电气和机械性能的优略直接影响着风能能量转换的效率以及系统的成本与可靠性。
由于风能的特殊性，风力发电机需要在具有良好的低速特性，同时具有高转矩密度特点。传统的径向风力发电机中，安放线圈的槽与磁通流经的齿部处于同一平面上，齿宽与槽宽二者相互矛盾。而横向磁通电机内部永磁体产生的磁场中的磁力线所在的平面垂直于电机的旋转方向，其主磁路与电枢绕组在结构上完全解耦，电机结构设计更加灵活，从而获得更大的转矩密度。
上世纪80年代，德国不伦瑞克理工大学的Herbert Weh教授和他的合作者首次提出了横向磁通永磁电机（transverse flux permanent magnet synchronous machine)的结构。目前，国内外众多学者都对横向磁通永磁发电机有着较深入的研究。瑞典KTH大学的学者对MW级横向磁通永磁风力发电机进行了研究，并研制出样机进行实验。国内的上海大学和东南大学的学者也对横向磁通电机在低速风力发电领域的应用进行了研究。前者，提出了聚磁式横向磁通发电机，并研制了样机证明其合理性。后者，提出了一种磁通切换型的磁路结构，并且在此基础上研制出一种新型结构的横向磁通发电机。但是，现有的横向磁通永磁发电机普遍存在着空间利用率不高、制造工艺复杂、功率密度偏低等问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，制造方便且能够提高电机的空间利用率和永磁体利用率，提高电机功率密度的径向充磁双绕组横向磁通永磁发电机。
本发明采用的技术方案是：一种径向充磁双绕组横向磁通永磁发电机，包括定子和转子；所述的定子包括两个定子铁芯组，定子铁芯组由若干个沿圆周方向均匀分布的定子铁芯组成，定子铁芯组的绕组槽中设有电枢绕组；所述的转子包括若干沿圆周方向均匀布置的转子铁芯，转子铁芯置于两个定子铁芯组之间，每个转子铁芯沿径向嵌装两块极性相反的永磁体，永磁体径向充磁，且在同一圆周上的相邻永磁体极性相反。
上述的径向充磁双绕组横向磁通永磁发电机中，两个定子铁芯组上的电枢绕组平行。
上述的径向充磁双绕组横向磁通永磁发电机中，永磁体的端面与转子铁芯的端面平齐。
上述的径向充磁双绕组横向磁通永磁发电机中，定子铁芯组的相邻的两定子铁芯的绕组槽槽口分别对应于转子铁芯上两永磁体所在的圆；两定子铁芯组相对的两定子铁芯的绕组槽槽口分别对应于转子铁芯上两永磁体所在的圆；每个定子铁芯分别与相对应的转子铁芯对正。
上述的径向充磁双绕组横向磁通永磁发电机中，定子铁芯和转子铁芯均采用硅钢片叠制而成，永磁体的材料是钕铁硼。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的转子铁芯中沿径向放置永磁体，同一转子铁芯上的永磁体充磁方向相反且同一圆周中相邻永磁体磁化方向相反；结合两个定子铁芯组的定子铁芯沿圆周方向均匀分布的结构特点，可以有效避免永磁体无效情况，从而提高电机中永磁体的利用率，提高了电机的功率密度。
2、本发明的定子铁芯组由若干定子铁芯组成，结构简单可靠，且便于电机的设计与加工制造。
附图说明
图1是本发明的爆炸图。
图2 是本发明的结构示意图。
图3是t0时刻本发明的主磁路。
图4是t1时刻本发明的主磁路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1、2所示，本发明包括定子和转子；所述的定子包括两个定子铁芯组1，定子铁芯组1由若干个沿圆周方向均匀分布的定子铁芯组成。定子铁芯组的绕组槽11中设有电枢绕组3，两个定子铁芯组1上的电枢绕组3平行。
所述的转子包括若干沿圆周方向均匀布置的转子铁芯2，转子铁芯2置于两个定子铁芯组1之间，每个转子铁芯2沿径向嵌装两块极性相反的永磁体21、22，永磁体21、22径向充磁。所述的所有的转子铁芯2上的永磁体21位于同一圆周上，永磁体22位于同一圆周上；在同一圆周上的相邻永磁体极性相反。永磁体21、22的端面与转子铁芯2的端面平齐。定子铁芯组1的相邻的两定子铁芯的绕组槽槽口分别对应于转子铁芯2上永磁体21和永磁体22所在的圆。两定子铁芯组1相对的两定子铁芯的绕组槽槽口分别对应于转子铁芯2上永磁体21和永磁体22所在的圆；每个定子铁芯分别与相对应的转子铁芯2对正。
所述的定子铁芯1和转子铁芯2均采用硅钢片叠制而成，永磁体21、22的材料是钕铁硼。
运行原理：
本发明通过旋转在两相电枢绕组3中产生变化的磁场，从而感应出变化的电势，以实现交流运行。在图3所示的t0时刻，电枢绕组3磁通方向为：转子铁芯至定子铁芯外齿（右），再至定子铁芯内齿，再至转子铁芯，最后至永磁体构成的闭合回路，为逆时针。在图4所示的t1时刻，电枢绕组3磁通方向为转子铁芯至定子铁芯外齿（左），再至定子铁芯内齿，再至转子铁芯2，最后至永磁体构成的闭合回路，为顺时针。因此在两相电枢绕组3中产生感应电势。
Claims (4)
1.一种径向充磁双绕组横向磁通永磁发电机，其特征在于：包括定子和转子；所述的定子包括两个定子铁芯组（1），定子铁芯组（1）由若干个沿圆周方向均匀分布的定子铁芯组成，定子铁芯组（1）的绕组槽中设有电枢绕组（3）；所述的转子包括若干沿圆周方向均匀布置的转子铁芯（2），转子铁芯（2）置于两个定子铁芯组（1）之间，每个转子铁芯（2）沿径向嵌装两块极性相反的永磁体（21、22），永磁体（21、22）径向充磁，且在同一圆周上的相邻永磁体极性相反；定子铁芯组（1）的相邻的两定子铁芯的绕组槽槽口分别对应于转子铁芯（2）上两永磁体（21、22）所在的圆；两定子铁芯组（1）相对的两定子铁芯的绕组槽槽口分别对应于转子铁芯（2）上两永磁体（21、22）所在的圆；每个定子铁芯分别与相对应的转子铁芯（2）对正。
2.根据权利要求1所述的径向充磁双绕组横向磁通永磁发电机，其特征在于：两个定子铁芯组（1）上的电枢绕组（3）平行。
3.根据权利要求1所述的径向充磁双绕组横向磁通永磁发电机，其特征在于：永磁体（21、22）的端面与转子铁芯（2）的端面平齐。
4.根据权利要求1所述的径向充磁双绕组横向磁通永磁发电机，其特征在于：定子铁芯（1）和转子铁芯（2）均采用硅钢片叠制而成，永磁体（21、22）材料是钕铁硼。
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