CN202535236U

CN202535236U - 多磁路盘式发电机

Info

Publication number: CN202535236U
Application number: CN2011203679891U
Authority: CN
Inventors: 钟先成; 阳元发; 袁誉斌; 欧阳明
Original assignee: WUHAN ZHENXING TIANDI ELECTROMECHANICAL CO Ltd
Current assignee: WUHAN ZHENXING TIANDI ELECTROMECHANICAL CO Ltd
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2021-09-30

Abstract

一种多磁路盘式发电机，其包括转子主轴（1）、m-1个转子（3）、m个定子绕组（4）以及其它部件，m是大于2的正整数；所述的m-1个转子（3）均与所述的转子主轴（1）连接固定，所述转子与所述定子绕组间隔排列；定子绕组具有输出端；其中，所述转子包括转子盘和多个磁钢，每个磁钢均贯穿转子盘，各磁钢在该转子盘的同一侧以磁极交替的方式布置于该转子盘上，并在装配时自动与相邻转子中磁钢的相对应磁极对准，从而使得转子相互定位；所述定子绕组包括绕组盘和线圈阵列；当施加外部机械驱动力使得转子主轴带动转子运动时，定子绕组切割磁力线产生电流，并通过所述输出端输出电流。本实用新型通过上述结构提高了效率并降低了成本。

Description

多磁路盘式发电机

技术领域

本实用新型涉及一种盘式发电机，并且特别是涉及一种多磁路盘式发电机。

背景技术

1831年，法拉第发现了电磁感应现象，人们将该现象应用于实际生活中，制造出最早的发电机。随着发电机领域的发展，由于传统圆柱式发电机存在的效率低、笨重、难以冷却等缺点而使得技术人员不断寻求各种改进。

目前已经开发出盘式电机，例如申请号为201010000675.8的中国发明专利申请公开了一种轴向磁场盘式电机，其将金属导线紧密且整齐排列绕制成独立线圈，将多个独立线圈沿圆轴方向嵌锁排列成一个圆形电磁阵列，使用添加导热体的树脂材料将圆形电磁阵列整体固封成型，形成独立线圈嵌锁电磁阵列环，使用该电磁阵列环作为轴向磁场盘式电机定子。电机转子是由嵌入轭铁的永磁材料组成的固定在一个连接输出轴上的圆盘。顺序或成组顺序对独立线圈嵌锁电磁阵列环施加电流，转子上成对的磁场在洛伦兹力的作用下连续旋转。

另外，也开发出各种多磁路电动机和发电机进入应用领域，例如申请号为200810228120.1的中国发明专利申请公开了一种多盘式永磁同步电动机，其至少设有一组由单转子盘和设在该转子盘两侧的双定子盘组成的盘式结构，其中定子盘和转子盘之间的轴向距离即为电动机的气隙长度。两个定子盘分别固定在前端盖和后端盖上，转子盘固定在电动机转轴上，且定子盘为硅钢片卷绕成圆环形柱体，定子盘上面均匀分布定子槽，转子的磁路结构采用每极下2块永磁体，这样的结构可以提高电动机的体积密度，提高硅钢片的利用率，降低电动机损耗，且有利于电动机定子盘的冷却。

然而，目前的多磁路电机和发电机实际上都是采用多个单组的定子－转子，简单叠加且仍具有轭铁或磁轭，这使得多磁路发电机体积大，机体沉重，效率也受到影响。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种轻便高效的多磁路盘式发电机，其不是简单的将多个定子－转子组拼接在一起，而是使得定子和转子间隔排列，不需要磁轭并充分利用了转子磁性，从而使本实用新型的多路盘式发电机结构简单紧凑，体积小且重量轻，效率高。

根据本实用新型的一优选实施方式，提供一种多磁路盘式发电机，其包括外壳5、底座7、端盖6、转子主轴1、轴承2、m-1个转子3、m个定子绕组4，m是大于2的正整数；所述外壳5与所述底座7连接固定，所述端盖6与所述外壳5连接固定，转子主轴1与端盖6通过所述轴承2装配；所述的m-1个转子3均与所述的转子主轴1连接固定，所述转子与所述定子绕组间隔排列，最外侧的两个定子绕组分别与其相邻的端盖连接固定；定子绕组具有输出端；其中，所述转子包括转子盘和多个磁钢，每个磁钢均贯穿转子盘，使得每个磁钢的两个磁极分别暴露于该转子盘的两侧，各磁钢在该转子盘的同一侧以磁极交替的方式布置于该转子盘上，并在装配时自动与相邻转子中磁钢的相对应磁极对准，从而使得转子相互定位；所述定子绕组包括绕组盘和线圈阵列。

根据本实用新型的另一优选实施方式，其中所述磁钢为截面是圆形或扇形或矩形的柱状永磁体，所述每个转子盘上的磁钢数量为偶数。

根据本实用新型的另一优选实施方式，其中所述转子盘、绕组盘采用树脂材料制成。

根据本实用新型的另一优选实施方式，其中所述转子盘与所述绕组盘的形状相同。

根据本实用新型的另一优选实施方式，其中所述转子盘和所述绕组盘是圆盘、扇形盘、平行四边形盘或椭圆形盘。

根据本实用新型的另一优选实施方式，其中所述磁钢和所述线圈组的数量相同。

根据本实用新型的另一优选实施方式，其中线圈阵列是由一根或多根漆包线绕制成的多个线圈组所组成，再用树脂材料包覆压制该线圈阵列形成定子绕组。

根据本实用新型的另一优选实施方式，其中所述树脂材料包括团状模塑料或环氧树脂。

根据本实用新型的另一优选实施方式，其中定子绕组的输出由以下方式形成：将各定子绕组中线圈阵列的输出串联，或者将各定子绕组中线圈阵列的输出并联，或将各定子绕组中线圈阵列的输出串并联。

根据本实用新型的另一优选实施方式，当定子绕组的线圈阵列为由多根漆包线绕制成的多个线圈组所组成时，一个线圈阵列中的由同一根漆包线形成的一个或多个线圈组作为一组，具有1个输出端，各线圈组的输出端或并联或串联或串并联形成该定子绕组的线圈阵列的输出端；当定子绕组的线圈阵列为一根漆包线绕制成的多个线圈组所组成时，该线圈阵列仅具有1个输出端。

附图说明

从下列结合附图的详细说明中将更充分地理解本实用新型，该附图是示意性的，并未按照实际情况示出所有部件，并且出于清楚目的未按照比例绘制，其中：

图1举例说明了本实用新型的多磁路盘式发电机，其中具有3个定子绕组和2个转子；

图2举例说明了本实用新型的多磁路盘式发电机的核心部件结构立体示意图，其中具有4个定子绕组和3个转子；

图3是举例说明发电机转子的结构图；

图4 举例说明定子绕组的结构图。

在图中：1——转子主轴，2——轴承，3、3-1、3-2、3-3——转子，4、4-1、4-2、4-3、4-4——定子绕组，5——外壳，6——端盖，7——底座，8-1a、8-2a、8-1b——磁钢，9、9-1、9-2——转子盘，10-1a、10-1b——线圈组，11-1——绕组盘。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施方式作进一步说明。

图1和图2示出了本实用新型的多磁路盘式发电机。本实用新型的多磁路盘式发电机包括：外壳5、底座7、端盖6、转子主轴1、轴承2、多个转子3、多个定子绕组4；外壳5与底座7连接固定，端盖6与所述外壳5连接固定，多个定子绕组4与端盖6连接固定，转子主轴1与端盖6通过所述轴承2装配，转子3和转子主轴1连接固定。各部件可按照传统的方式来连接固定，例如螺栓等。其输入部分可以连接现有的机械驱动装置，例如风机，输出部分连接到传统电输出。

其中，图1示出了具有两个转子和三个定子绕组的情况，图2示出了具有三个转子和四个定子绕组的情况。如图2所示，本实用新型的发电机可以是具有四个定子绕组与三个转子。最左侧的定子绕组4-1与左侧端盖6连接固定，最右侧的定子绕组4-4与右侧端盖6连接固定，转子3-1夹于定子绕组4-1、4-2之间，转子3-2夹于定子绕组4-2、4-3之间，转子3-3夹于定子绕组4-3、4-4之间。即，定子绕组和转子从左侧端盖开始到右侧端盖按照如下顺序排列：定子绕组4-1、转子3-1、定子绕组4-2、转子3-2、定子绕组4-3、转子3-3、定子绕组4-4。

如图所示，以转子3-1、转子3-2为例，转子3-1和转子3-2上的磁钢分别贯穿转子盘9-1、9-2，因此在装配时，不同转子盘中的磁钢靠彼此之间的磁极相互作用（即同极相斥、异极相吸）而自动对准并保持同步转动。举例来说，由于磁钢8-1a在转子盘9-1的左侧暴露出S极、在转子盘9-1的右侧则暴露出N极，并且磁钢8-2a在转子盘9-2的左侧暴露出S极、在转子盘9-2的右侧暴露出N极，因此，在磁极相互作用下，转子盘9-1上的磁钢8-1a（其左侧为S极、右侧为N极）自动与转子盘9-2上的磁钢8-2a（其左侧为S极、右侧为N极）对准并保持同步转动。由此可知，来自转子3-1上的磁钢8-1a和与之相对应的转子3-2的磁钢8-2a的磁力线方向是一致的。图中虽仅标出了转子3-1、3-2及其上磁钢8-1a、8-2a，但应当知道，转子3-3及其上磁钢也遵循上述规律，在使用多于三个转子时，其余转子及其上磁钢也是如此。

转子主轴1与现有技术的机械驱动装置连接，机械驱动装置施加外部机械驱动力时，例如通过风机的转动，使得转子主轴1带动转子运动，定子绕组由此切割磁力线产生电流。多个定子绕组的阳极、阴极可以首尾相连构成串联通路后将产生的电流输出。其中，位于转子3-1和转子3-2之间的定子绕组4-2会同时切割转子3-1和转子3-2所形成的磁力线，从而在该定子绕组上产生的电流是定子绕组4-1或4-4的两倍，定子绕组4－3也是如此。即，提高了转子的利用率，减少了定子绕组的数量。

此外，本领域技术人员应该理解，虽然示出的实施方式中多个定子绕组是由阳极、阴极首尾相接串联而成的，但根据需要其也可以是并联的、串并联的。

图3举例说明发电机转子3-1的结构。如图所示，转子3-1包括转子盘9-1和均匀布置在转子盘9-1内的多个磁钢8-1a、8-1b……，磁钢的数量为偶数个，各个磁钢为截面是圆形或扇形或矩形或其它规则或不规则形状的柱状永磁体，均贯穿转子盘9-1，使得每个磁钢的两个磁极分别暴露于转子盘9-1的两个侧面，从而能够使用每个磁钢的双面磁性。以磁钢8-1a为例，其在转子盘9-1的左侧面暴露出S极，在转子盘9-1的右侧面暴露出N极。并且，各磁钢在转子盘9-1的同一侧以N极和S极交替的方式沿圆周方向均匀布置在转子盘9-1上。举例来说，磁钢8-1a在转子盘9-1的一个侧面暴露出S极，则磁钢8-1b在同一侧面暴露出N极，以此类推。此外，需要注意的是，对于多磁路盘式发电机而言，其多个转子盘（如转子盘9-1、9-2……）的形状相同，其上磁钢的数量相同，且磁钢的位置也彼此对应。转子盘可以采用树脂材料制成，例如BMC（团状模塑料）、环氧树脂或其他具有电绝缘性的材料。

虽然图3中示出的转子盘9-1为圆盘，然而其同样可以为扇形盘、平行四边形盘、椭圆形盘或盘面为其它规则或不规则形状的盘。并且，虽然在图2和图3中示出的磁钢数为12个，然而本领域技术人员可以理解，其数量可以更多或更少，但应为偶数个。

图4举例说明定子绕组4-1的结构。如图所示，定子绕组4-1包括绕组盘11-1和均匀布置于绕组盘11-1上的扇形线圈阵列，该扇形线圈阵列为由一根或多根漆包线绕制而成的多个扇形线圈组10-1a、10-1b……。每个线圈组都由多个线圈组成，每个线圈组都是从绕组盘的一面延伸到另一面，即，从绕组盘两侧都可以看到同一线圈组。该漆包线的两端从绕组盘11-1引出，作为线圈阵列的阳极和阴极，即定子绕组的阴极和阳极。

在示出的最佳实施方式中，扇形线圈组的数量与转子盘上的磁钢数量相同，且位置相对应（如图4中，透过线圈组可以看到磁钢）。这些扇形线圈组沿圆周方向均匀布置在绕组盘11-1上，再通过绝缘材料，如BMC（团状模塑料），包覆压制制成定子绕组。

此外，需要注意的是，对于多磁路盘式发电机而言，其多个定子绕组（在本例中为定子绕组4-1、4-2、4-3、4-4）的形状相同，其上扇形线圈组的数量相同且线圈组的位置也彼此对应。

此外，虽然图中示出的定子绕组4-1、4-2、4-3、4-4为圆盘，然而其同样可以为扇形盘、平行四边形盘、椭圆形盘或盘面为其它规则或不规则形状的盘，但优选的是满足其形状与转子盘形状相同。

虽然在图中示出的线圈数为12个，然而本领域技术人员可以理解，其数量可以更多或更少，但优选的是与磁钢的数量相一致。

虽然本例中扇形线圈阵列由一根或多根漆包线绕制而成，然而本领域技术人员可以理解，可以采用现有技术的其他绕制方式，例如用两根或者多根漆包线绕制。当采用多根漆包线绕制时，根据线的不同可以将定子绕组中的线圈阵列分成2个或多个组，每组与其它组串联或并联或串并联，最终构成整个定子绕组的输出。

绕组盘11-1可以采用树脂材料制成，除了上面提到的BMC之外，还可以采用环氧树脂或其他具有电绝缘性的材料。

与现有技术中仅使用磁钢的单面磁性的发电机相比，本实用新型通过利用磁钢的双面磁性从而提高了磁钢的利用率。

与现有技术中将单组定子－转子简单叠加的实施方式相比，本实用新型通过这种定子绕组、转子间隔排列并且两个转子之间仅夹有一个定子绕组的结构，充分利用了转子磁性，减少了定子绕组的数量，并且，由于本实用新型的定子绕组没有采用传统定子的硅钢片缠绕线圈的结构，降低了生产成本，减轻了整体机体重量，并减少了热损耗，提高了转子利用率，进而进一步提高了效率。

本实用新型不限于上述两个转子对应三个定子绕组的情况，其可以根据所需进行组合，例如按照如上述优选实施例的布置方式而设置的三个转子对应四个定子绕组的发电机、四个转子对应五个定子绕组的发电机……可以具有m-1个转子和m个定子绕组，m是大于2的正整数。

本领域普通技术人员应该理解，本实用新型并不限制于特别示出并如上详细描述的内容。而是，本实用新型的范围包括如上所述的各种特征的组合和变形以及本领域普通技术人员在阅读了前述说明以及现有技术中没有的内容后能够想到的修改和替换。

特别说明

本申请人于本申请同日对同样的发明创造既申请实用新型又申请了发明专利。

Claims

1.一种多磁路盘式发电机，其包括：外壳（5）、底座（7）、端盖（6）、转子主轴（1）、轴承（2）、m-1个转子（3）、m个定子绕组（4），m是大于2的正整数；所述外壳（5）与所述底座（7）连接固定，所述端盖（6）与所述外壳（5）连接固定，转子主轴（1）与端盖（6）通过所述轴承（2）装配；所述的m-1个转子（3）均与所述的转子主轴（1）连接固定，所述转子与所述定子绕组间隔排列，最外侧的两个定子绕组分别与其相邻的端盖连接固定；定子绕组具有输出端；其中，所述转子包括转子盘和多个磁钢，每个磁钢均贯穿转子盘，使得每个磁钢的两个磁极分别暴露于该转子盘的两侧，各磁钢在该转子盘的同一侧以磁极交替的方式布置于该转子盘上，并在装配时自动与相邻转子中磁钢的相对应磁极对准，从而使得转子相互定位；所述定子绕组包括绕组盘和线圈阵列，线圈阵列包括多个线圈组。

2、根据权利要求1所述的多磁路盘式发电机，其中所述磁钢为截面是圆形或扇形或矩形的柱状永磁体，所述每个转子盘上的磁钢数量为偶数。

3、根据权利要求1所述的多磁路盘式发电机，其中所述转子盘、绕组盘采用树脂材料制成。

4、根据权利要求1所述的多磁路盘式发电机，其中所述转子盘与所述绕组盘的形状相同。

5、根据权利要求4所述的多磁路盘式发电机，其中所述转子盘和所述绕组盘是圆盘、扇形盘、平行四边形盘或椭圆形盘。

6、根据权利要求1所述的多磁路盘式发电机，其中所述磁钢和所述线圈组的数量相同。

7、根据权利要求1所述的多磁路盘式发电机，其中线圈阵列是由一根或多根漆包线绕制成的多个线圈组所组成，再用树脂材料包覆压制该线圈阵列形成定子绕组。

8、根据权利要求3或7所述的多磁路盘式发电机，其中所述树脂材料包括团状模塑料或环氧树脂。

9、根据权利要求1所述的多磁路盘式发电机，其中定子绕组的输出由以下方式形成：将各定子绕组中线圈阵列的输出串联，或者将各定子绕组中线圈阵列的输出并联，或将各定子绕组中线圈阵列的输出串并联。

10、根据权利要求7所述的多磁路盘式发电机，当定子绕组的线圈阵列为由多根漆包线绕制成的多个线圈组所组成时，一个线圈阵列中的由同一根漆包线形成的一个或多个线圈组作为一组，具有1个输出端，各线圈组的输出端或并联或串联或串并联形成该定子绕组的线圈阵列的输出端；当定子绕组的线圈阵列为一根漆包线绕制成的多个线圈组所组成时，该线圈阵列仅具有1个输出端。