CN204030757U - 外转式永磁无刷风力电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种外转式永磁无刷风力电机，其包括：一定子模块，具有一固定轴，并在所述固定轴外环设有若干个线圈槽并绕设线圈组；以及一转子模块，套设于定子模块之外，转子模块的内侧设有若干个永久磁铁排列呈环状，且邻近的两个永久磁铁的极性相反；所述转子模块上更设有一支撑结构，用以在固定轴上支撑转子模块，且支撑结构是枢设于固定轴上。电机的定子或转子以永久磁铁取代电枢而可以免去电刷，以免产生噪声，此外更可避免油雾、碳粉累积在电刷而造成的任何不良影响，也因为没有电刷故而没有跳火的问题。

Description

外转式永磁无刷风力电机

技术领域

本实用新型涉及一种电动机，尤其涉及一种外转式永磁无刷风力电机。 

背景技术

风力电机，主要通过风力叶片随风转动，风力叶片连接到风力电机内部的机构，使得磁力线被切割进而产生电力。此外，风亦带动尾翼导向风力叶片旋转方向与风向垂直。又，风力电机的风力叶片是透过螺丝对齐螺丝孔，使螺丝穿过风力叶片和转盘，以安装所有风力叶片，依序锁在转盘上，即完成风力叶片组装部分。风力叶片的转动，带动转盘旋转使另一端所连接的电机作动而产生电能。此外尚有一风力机座将固定电机及一尾舵，机座内部设计通常具有一组电刷可将所发出电力输出并转换至地面，且还有一支柱用于架高并固定整个风力电机组设备。 

如图1所示，为现有的风力电机的构造示意图，其包含一内部转子12以及一外部定子10，在外部定子10内壁面上有若干个相互并排且平行的线槽11，作为线圈(图中未揭示)的缠绕之用，其采用之绕线方式为跳折式绕法。由于其定子与转子均是使用线圈，因此必须要使用电刷以将电力输送出去，然而电刷有接触电阻以及积碳的问题，需要的保养间隔时间较短，亦即保养频率较高、周期较短。 

如图2所示，为现有的另一种风力电机的构造示意图。其包含中央轴孔100位于盘式线圈模块110的中心位置，而在盘式线圈模块110的盘面上则沿着盘式线圈模块110的圆周排列线圈13，而各个线圈13依据设计时所要产生 不同的相位、以相对于盘面中心之不同的角度排列于盘式线圈模块110的盘面上。此外，在盘式线圈模块110的前后亦设有磁性组件模块(图中未揭示)，故而此二种模块的相互转动即可使线圈13产生电流并经由电力输出线14输出，线圈13透过第一端子13’与电力输出线14的第二端子14’连接以让电力输出。 

然而，图2的现有技术存在下列问题：主要转动组件以金属铸造一体成型，不但重量极重，致使整体风力驱动效能不佳。加上，各N、S极磁性材料置入分别位于盘式线圈模块110前后的磁性组件模块，增加装设作业困难。同时，线圈之固定架之相位准确性，在电机本体于发电过程中所产生之快速振动与扭曲变形，亦可使外部输出导线与线圈引出导线结合部位断裂，让维修固难度增加，不符合经济效益，必须更换整组线圈，造成使用成本增加。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于：提供一种外转式永磁无刷风力电机，其噪声小。 

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是： 

一种外转式永磁无刷风力电机，其包括： 

一定子模块，具有一固定轴，并在所述固定轴外环设有若干个线圈槽并绕设线圈组；以及 

一转子模块，套设于定子模块之外，转子模块的内侧设有若干个永久磁铁排列呈环状，且邻近的两个永久磁铁的极性相反； 

所述转子模块上更设有一支撑结构，用以在固定轴上支撑转子模块，且支撑结构是枢设于固定轴上。 

采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是：电机的定子或转子以永久磁铁取代电枢而可以免去电刷，以免产生噪声，此外更可避免油雾、碳粉累积在电刷而造成的任何不良影响，也因为没有电刷故而没有跳火的问题。 

本实用新型进一步改进如下： 

进一步地，所述转子模块是一个筒状结构，而所述若干个永久磁铁即是设置于筒状结构的内壁表面，并使筒状结构与永久磁铁形成磁回路。 

进一步地，所述筒状结构上开设有一排水口。 

进一步地，所述支撑结构与所述固定轴之间设有一轴承，使得支撑结构能更顺畅的在固定轴上转动。 

进一步地，所述支撑结构还包括一第一盖体与一第二盖体，分别覆盖在转子模块的两端，并各自透过一轴承与固定轴枢接。 

进一步地，所述第一盖体与第二盖体上各自形成一通风口，使风力电机的热可以传到外界。 

进一步地，所述外转式永磁无刷风力电机还包括一风力叶片模块，其固定于转子模块上以带动转子模块在定子模块外转动。 

进一步地，所述若干个永久磁铁是以铷铁硼磁铁制造而成。 

进一步地，所述固定轴是中空轴。 

进一步地，定子模块为三相十二极三十六槽结构。 

附图说明

图1为现有的风力电机的构造示意图。 

图2为现有的另一种风力电机的构造示意图。 

图3为本实用新型的爆炸图。 

图4为本实用新型的组合后的外观示意图。 

图5为的右视图； 

图6为本实用新型的组合后的正面图。 

图7为本实用新型的组合后的侧剖面图。 

其中：100.中央轴孔，10.外部定子，11.线槽，110.盘式线圈模块，12.内部转子，13.线圈，13’.第一端子，14.电力输出线，14’.第二端子，2.转子模块，20.筒状壳体，21.永久磁铁，22.排水孔，23.轴承，24.第一盖体，25.第二盖体，26.透气窗，3.定子模块，30.固定轴，31.线圈组，31’.硅钢片，31’a.线圈槽，31”.线圈，32.通风孔。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

如图3所示，为本实用新型的爆炸图，其中揭示了一外转式永磁无刷风力电机，其包括一定子模块3。定子模块3具有一固定轴30，并在固定轴30外环设有一线圈组31，而线圈组31实际上是由若干个线圈集合而成。定子模块3实际上还包括若干个硅钢片31’依固定轴30的轴向套设在固定轴30上，之后再以多个线圈绕在硅钢片31’外围，以形成一线圈组31。为了散热，更在硅钢片31’上开设一通风孔32，使气流可以进出将热量带走。本实用新型的外转式永磁无刷风力电机还包括一转子模块2，套设于定子模块3之外，转子模块2，大致上呈一筒状结构，通常以一个筒状壳体20为主体，其内侧设有若干个永久磁铁21排列呈环状，且邻近的两个永久磁铁21的极性相反，而永久磁铁21常以铷铁硼磁铁制造，以使筒状结构与永久磁铁21形成磁回路。铷铁硼磁铁具有极高的矫顽力和磁能积、磁性较强，效率较高，与筒状 壳体20形成磁性回路，可聚磁及集中加强磁力效果。由此可见，与往常的电机或马达的内部转子不同，本实用新型位于内部的组件，即定子模块3是固定不动的，转动的则是套设在定子模块3外的转子模块2。因此为了让转子模块2可以稳定的在定子模块3外转动，在固定轴30的前后更各设置了一轴承23，而转子模块2的前方固定了一第一盖体24，而第一盖体24再与轴承23固定。且在转子模块2的后方也固定了一第二盖体25，亦与轴承23固定，因此透过轴承23与各盖体的作用使得转子模块2可以顺畅的在定子模块3外转动。此外，由于风力电机是装设在户外，因此常会凝结水气，而当运转时水会因为离心力的作用而移动到转子模块2，因此在其筒状壳体20上开设了若干个排水孔22，使水可以流出电机，以降低其锈蚀的程度。此外又为了更加增加散热的效率，更在第一盖体24与第二盖体25上设置了一透气窗26，使热气可以由通风孔32再经透气窗26排至大气中。 

如图4所示，为本实用新型的组合后的外观示意图。其中可见定子模块3位于转子模块2之内，而转子模块2则透过第一盖体24枢设于定子模块3的固定轴30上。而定子模块2的筒状壳体20上则形成了若干个排水孔22。 

如图6所示，为本实用新型的组合后的正面图。其中可见固定轴30位于整个电机的中心位置，而第一盖体24则枢设于固定轴30上，透过第一盖体24上的透气窗26可以看到定子模块3。 

如图7所示，为本实用新型的组合后的侧剖面图。其中可见定子模块3的固定轴30的前后各有一轴承23，轴承23则各与第一盖体24与第二盖体25固定，使得转子模块2可以在固定轴30上转动，转子模块2的筒状壳体20上设有排水孔22，亦可见到环设在筒状壳体20内侧的永久磁铁21正好与 线圈组31相对。又，在定子模块3的通风孔32是前后贯穿的，因此气流可以自第一盖体24上的透气窗26进入电机内，而穿过通风孔32后，再由第二盖体25的透气窗26排出。此外，固定轴30呈中空结构，使得定子模块3的电力输出线14可以容纳在固定轴30内。 

如图7所示，为本实用新型组合后的横剖面图。其中可见定子模块3的固定轴30处于本实用新型电机的中心位置，而硅钢片31’则套设在固定轴30上，且硅钢片31’上直径较小的圆周上形成了若干个通风孔32，而在最外围的地方则形成了若干个线圈槽31’a，当线圈31”缠绕于硅钢片31’上时用以容纳线圈31”(电枢线圈)之用。而转子模块2则套设在定子模块3外，筒状壳体20内则环设了若干个永久磁铁21，当转子模块2受到风力叶片模块(图中未揭示)的带动而转时，永久磁铁21的磁力线即遭线圈31”切断，因而产生电流，也就是发电。如以单独的一张硅钢片31’来看，则用以形成线圈槽31’a的则是线圈槽缺口，而若干个线圈槽缺口相重迭时即形成了线圈槽31’a。当若干个硅钢片31’迭设之后，而再在线圈槽31’a上缠绕若干个线圈31”，使若干个硅钢片31’与若干个线圈31”成为一线圈组31(请配合图3)设于固定轴30上。此外，定子模块3为三相十二极三十六槽结构，亦即本实用新型的定子模块3其中一个实施例的线圈槽31’a的数量有三十六个。若各线圈槽31’a的开槽方向与固定轴30的轴向平行，则会有起动顿转矩的问题，这是由于一般因受隐藏线圈的槽所影响，其磁通密度不同，所以，转矩脉动会发生转动浪费，为了减少这种转矩脉动，必须将电枢线圈作成多槽化以及斜槽。而为了解决这个问题，本实用新型的各线圈槽31’a的开槽方向与固定轴30的轴向具有一不为零的夹角，也就是说如以外观而言，由的定 子模块3的侧面观察，在未于硅钢片31’上缠绕线圈31”前，可以看到线圈槽31’a相对于固定轴30呈倾斜状(图中未揭示)。不过实际上由于不太可能在将多个硅钢片31’迭起之后再以工具切削线圈槽31’a，加工过于复杂且困难，因此通常是以冲压成形多个一样的硅钢片31’，之后在将之重迭在一起，至于倾斜状的线圈槽31’a则是让每个硅钢片31’均偏移一个角度，亦即第二个硅钢片31’与第一个硅钢片31’以譬如说顺时针的方向偏移一个角度，第三个硅钢片31’则以此类推，当多个硅钢片31’依此迭设完毕后即可得到呈倾斜状的线圈槽31’a。 

综上所述，本实用新型的外转式永磁无刷风力电机如以三相十二极三十六槽为结构，则可以产生高效率发电效果，无需电刷及转电机构，故可达到低转速、大电流、高效益、低电压、低热阻效果、质量轻体积小及低启动顿转矩功效，适合高效益风力电机组合应用。而转子模块系分别以若干N、S极瓦片形之强力永久铷铁硼磁铁所组成磁性材质间隔穿插排列置于筒状壳体的内壁，铷铁硼磁铁具有极高的矫顽力和磁能积、磁性较强，效率较高，与外壳钢体形成磁性回路，可聚磁及集中加强磁力效果，并且因为铷铁硼磁铁具有强磁性，故只需较小之体积及质量磁铁即可产生大磁电效应，可充分减少体积及重量。此外，转子模块由于直径较大且以一筒状壳体作为主结构、并前后各加上一盖体，使得整体结构坚固许多，而由于使用强磁性的永久磁铁，故而体积较小亦可达到其他结构但是较大的电机的发电能力，因此本实用新型较小的体积也更强化了结构的坚固程度。 

本实用新型不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型 的保护范围的内。 

Claims (10)

1.一种外转式永磁无刷风力电机，其包括：

一定子模块，具有一固定轴，并在所述固定轴外环设有若干个线圈槽并绕设线圈组；以及

一转子模块，套设于定子模块之外，转子模块的内侧设有若干个永久磁铁排列呈环状，且邻近的两个永久磁铁的极性相反；其特征在于：

所述转子模块上更设有一支撑结构，用以在固定轴上支撑转子模块，且支撑结构是枢设于固定轴上。

2.如权利要求1所述的外转式永磁无刷风力电机，其特征在于：所述转子模块是一个筒状结构，而所述若干个永久磁铁即是设置于筒状结构的内壁表面，并使筒状结构与永久磁铁形成磁回路。

3.如权利要求2所述的外转式永磁无刷风力电机，其特征在于：所述筒状结构上开设有一排水口。

4.如权利要求3所述的外转式永磁无刷风力电机，其特征在于：所述支撑结构与所述固定轴之间设有一轴承，使得支撑结构能更顺畅的在固定轴上转动。

5.如权利要求4所述的外转式永磁无刷风力电机，其特征在于：所述支撑结构还包括一第一盖体与一第二盖体，分别覆盖在转子模块的两端，并各自透过一轴承与固定轴枢接。

6.如权利要求5所述的外转式永磁无刷风力电机，其特征在于：所述第一盖体与第二盖体上各自形成一通风口，使风力电机的热可以传到外界。

7.如权利要求6所述的外转式永磁无刷风力电机，其特征在于：所述外转式永磁无刷风力电机还包括一风力叶片模块，其固定于转子模块上以带动转子模块在定子模块外转动。

8.如权利要求7所述的外转式永磁无刷风力电机，其特征在于：所述若干个永久磁铁是以铷铁硼磁铁制造而成。

9.如权利要求8所述的外转式永磁无刷风力电机，其特征在于：所述固定轴是中空轴。

10.如权利要求9所述的外转式永磁无刷风力电机，其特征在于：定子模块为三相十二极三十六槽结构。