CN201388090Y - 发电机电枢结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发电机电枢结构，尤指一种兼具低制造成本与顿转转距小的发电机电枢结构，该电枢结构包含有一转子及一定子，其中转子穿置在定子内旋转，又转子中心形成有一轴孔，且转子邻近周缘处形成有系列矩形磁铁插孔，磁铁插孔可供嵌掣断面呈矩形状的永久磁铁，又转子外缘于对应各永久磁铁处分别形成有一弧凸面，各弧凸面与转子呈不同圆心，且转子外缘于相邻弧凸面间形成翼形极面，该翼形极面由中心向两端渐升，透过上述的结构，使转子外缘与定子内缘产生不均匀的气隙，而能提供接近正弦波的气隙磁通分布，藉以降低顿转转矩，让发电机在低风力下仍能有效提高发电效率，同时易于制造、可降低生产成本。

Description

发电机电枢结构

技术领域

本实用新型涉及发电机技术领域，尤其涉及一种易于制造且顿转转距小的发电机电枢结构。

背景技术

近年来随着科技的发展与开发，人们对能源的需求不断的增加，但石油、煤炭等主要能源又将消耗殆尽，使其价格节节攀升，且这类以石油气或煤炭等火力发电所造成的环境污染问题已引起全世界的关注，尤其以排放二氧化碳的温室效应引发全球暖化的问题最为严重。故目前世界各国无不以开发无公害的再生能源为主要方向，如利用太阳能发电、风力发电、地热发电或潮汐发电等等。

其中风力发电的工作原理，如图1所示，藉由风力的风能带动发电机的叶片产生叶片动能，并透过发电机由转子与定子所构成的电枢产生电枢效应，再利用发电控制器将动能转换成电能，供电器设备、电力输配电系统等负载使用，又或先储存于电池内，再供前述的负载使用，由于在转换过程中不会产生如二氧化碳等任何污染物质，可减小对环境的破坏。

现有永磁式发电机的电枢结构主要是将连接叶片的转子设于定子内，且转子上设有永久磁铁，且定子相邻转子的内缘缠绕有线圈，透过叶片带动转子旋转，而与定子产生磁场效应，进而将动能转换成电能，故转子与定子间的磁通效率直接影响到其发电效率。以现有中国台湾专利第I288996号及M332326号等专利，其是于转子外缘利用等距的嵌槽插置有多数永久磁条，且为了克服前述气隙均匀的结构，更将永久磁条的顶面设计成弧凸缘，使永久磁条的顶面弧凸缘与转子呈不同圆心状，藉以让转子外缘与定子内缘产生不均匀的气隙。但由于其仍然存在有永久磁条呈弧弯的不规则状，故该永久磁条的加工与充磁极为困难，其同样存在有制造成本高的问题；同时由于其是以永久磁条直接对应定子内缘，受到磁场密度的影响，造成其极面展开角度变化小，故其气隙磁通密度呈梯形分布，从而导致较大的顿转转矩，当风力较小时，存在无法有效作动转子的问题。再者外置式磁铁的转子因永久磁条置于转子外缘，不论是在组装、搬运等过程中，易因外力碰撞而破裂，缩短其使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种可降低成本、减少不当损坏的机率的发电机电枢结构。

本实用新型的另一目的在于提供一种能提升其运转的顺畅，使其能在低风速下顺畅的旋转，以提高发电效率的低顿转转距的发电机电枢结构。

为达到上述目的，本实用新型采用如下结构：一种发电机电枢结构，其中：该电枢结构至少包含有一定子，其由系列矽钢片堆叠而成，该定子内部形成有一容置孔，且定子于邻近容置孔处形成有多数供线圈缠绕的线圈槽孔；

一转子，其由系列矽钢片堆叠而成，该转子穿置于定子容置孔内，且转子邻近外缘处形成有多数的矩形磁铁插孔，各矩形磁铁插孔可分别插置一对应形状的矩形永久磁铁，所述转子外缘于对应各磁铁插孔处分别形成有一弧凸面，各弧凸面的圆心不同于转子的圆心，且弧凸面的半径不同于转子最大外缘的半径，该转子外缘于两两相邻的弧凸面间分别形成有一翼形极面，该翼形极面由中心向两端呈弧面渐升状。

所述转子各两两相邻的磁铁插孔间分别形成有一镂空槽。

所述转子的镂空槽于邻近两磁铁插孔的相对端部形成有尖形槽顶，且镂空槽由槽顶两侧形成向外扩张的槽边。

藉此，由于本实用新型的永久磁铁能内置于转子内，且转子外缘与定子内缘产生不均匀的气隙，而能提供接近正弦波的气隙磁通分布，藉以降低顿转转矩，以提升运转的顺畅，让发电机在低风力下转子仍能无阻碍的顺畅旋转；同时该发电机电枢结构易于制造，在实际生产过程中可降低成本，且该结构的发电机发电效率高，使用寿命长。

附图说明

图1是风力发电的发电流程示意图；

图2是本实用新型发电机电枢结构的立体分解示意图；

图3是本实用新型发电机电枢结构中转子的侧视平面示意图；

图4是本实用新型发电机电枢结构组成后的侧视平面示意图；

图5是本实用新型发电机电枢结构另一实施例的侧视平面示意图。

主要组件符号说明

10转子；11矽钢片；12轴孔；13磁铁插孔；14弧凸面；15永久磁铁；16翼形极面；17镂空槽；171槽顶；172槽边；20定子；21矽钢片；22容置孔；23线圈槽孔。

具体实施方式

关于本实用新型发电机电枢结构，请参看图2所示，该发电机电枢结构至少包含有一转子10与一定子20，其中转子10与定子20分别由系列矽钢片11、21堆叠而成，且转子10邻近外缘处设有永久磁铁15，而定子20内部形成有一同轴的容置孔22，容置孔22可供转子10穿置同轴旋转，且定子20于邻近容置孔22处形成有多数供线圈缠绕的线圈槽孔23，供旋转的转子10的永久磁铁15相对产生磁通效应，前述转子10与定子20的构成及动作原理与现有技术相同，故不再赘述；

关于本实用新型较佳实施例的结构，则请配合参照图2至图4所示，该转子10邻近外缘处形成有多数供永久磁铁15嵌插的磁铁插孔13，磁铁插孔13呈矩形状，使所述永久磁铁15断面亦呈矩形状体，可易于永久磁铁15的制造与充磁；再者转子10外缘于对应各磁铁插孔13处分别形成有一弧凸面14，各弧凸面14的圆心不同于转子10的圆心，使弧凸面14与转子10呈不同轴状，且弧凸面14的半径也不同于转子10较大外缘的半径，令该转子10外缘于两两相邻的弧凸面14间分别形成有一翼形极面16，该翼形极面16由中心向两端呈弧面渐升状，使转子10的外周面与定子20容置孔22的内缘面气隙呈不均匀分布，而能提供接近正弦波的气隙磁通分布，以降低转子10运转的顿转转矩；藉此，组构成一兼具易于制造与低顿转转矩的发电机电枢结构。

通过上述的结构设计，本实用新型在实际运用上，则如图4所示，由于转子10的外缘具有多数弧凸面14，而于转子10外周缘形成有多数的翼形极面16，使转子10的外周面与定子20容置孔22的内缘面气隙呈不均匀分布，令其在配置间予以通电激磁所得的接近正弦波的气隙磁通密度分布，以有效降低转子10的顿转转矩，且能让各翼形极面16的极面展开角度完全展开，以确保转子10运转的顺畅度，且使发电机在低风力的状况下，仍能驱动转子10顺畅旋转，故能大幅提高其发电效率；

再者，由于转子10的磁铁插孔13呈矩形设计，故永久磁铁15的断面亦需为对应的矩形状，相较于现有转子而言，可大幅简化其制造与充磁的难度，进而降低制造成本，且永久磁铁15系内置于转子10的磁铁插孔13内，可获得有效的保护，避免因外力碰撞而破损，可有效的延长其使用寿命。

本实用新型发电机电枢结构的另一实施例，如图5所示。电枢结构的转子10除能具有不同数目的弧凸面14外，其于转子10各两两相邻的磁铁插孔13间分别形成有一镂空槽17，该镂空槽17于邻近两磁铁插孔13的相对端部形成有尖形槽顶171，且镂空槽17形成有二由槽顶171向外扩张的槽边172，如此可不影响转子10机械结构强度下，以减少相邻永久磁铁15间的磁场边端漏磁，并能大幅减轻转子10的重量，使转子10的惯量得尽量减少，让转子10可在低风力的状况下，仍能有效的被驱动运转，大幅提高其发电效率。

以上所述实施例的揭示仅用以说明本实用新型，并非用以限制本实用新型，故举凡数值的变更或等效元件的置换仍应隶属本实用新型的范畴，特并指明。

Claims (3)

1、一种发电机电枢结构，其特征在于：该电枢结构至少包含有一定子，其由系列矽钢片堆叠而成，该定子内部形成有一容置孔，且定子于邻近容置孔处形成有多数供线圈缠绕的线圈槽孔；

一转子，其由系列矽钢片堆叠而成，该转子穿置于定子容置孔内，且转子邻近外缘处形成有多数的矩形磁铁插孔，各矩形磁铁插孔可分别插置一对应形状的矩形永久磁铁，所述转子外缘于对应各磁铁插孔处分别形成有一弧凸面，各弧凸面的圆心不同于转子的圆心，且弧凸面的半径不同于转子最大外缘的半径，该转子外缘于两两相邻的弧凸面间分别形成有一翼形极面，该翼形极面由中心向两端呈弧面渐升状。

2、根据权利要求1所述的发电机电枢结构，其特征在于：所述转子各两两相邻的磁铁插孔间分别形成有一镂空槽。

3、根据权利要求2所述的发电机电枢结构，其特征在于：所述转子的镂空槽于邻近两磁铁插孔的相对端部形成有尖形槽顶，且镂空槽由槽顶两侧形成向外扩张的槽边。

Images