CN204145234U - 一种微风启动高效的无铁芯盘式永磁风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种微风启动高效的无铁芯盘式永磁发电机,它采用无铁芯,外转子结构。发电机由双转子和单定子组成双气隙,在同体积永磁体的情况下,这种双边永磁体结构比单边永磁体结构的气隙磁密高,而且磁极面下的气隙磁密分布也更加均匀。这样可以更充分的利用永磁材料,提高发电机的性能、降低成本和缩小电机的体积。本实用新型解决了目前风力发电机的启动难、效率低、体积大、重量大、损耗大,成本高的技术难题和结构性缺陷,本实用新型结构简单、体积小、成本低廉、发电效率高,为风力发电在市场上的大面积推广提供了强有力的技术支撑。

Description

—种微风启动高效的无铁芯盘式永磁风力发电机
技术领域
[0001] 本实用新型涉及的是永磁发电机,具体为一种微风启动高效的无铁芯盘式永磁发电机。
背景技术
[0002]目前市场上的风力发电机采用的永磁发电机,是由转子磁极和定子绕组二大部件组成。其电枢绕组中包含有铁芯,且在铁芯上开有齿槽,由于其采用齿槽结构,即齿用来引导磁力线,降低磁阻,槽用来镶嵌绕组,并与齿中的磁力线交链,齿与槽的不同导磁性使转子在不同位置有着数量不等的磁力线,在磁极对准定子齿的位置,铁磁相吸,以至阻碍了永磁式发电机转子的转动,这就称为永磁式发电机的“齿槽效应”。由于常规发电机齿槽效应的影响,发电机的定子、转子之间会产生磁阻转矩。这使得发电机要克服的起动阻转矩不仅包括摩擦阻转矩,还包括磁阻转矩,而磁阻转矩比摩擦阻转矩大。起动阻转矩它直接影响到风力机的起动和运行时的性能。所以,常规永磁发电机中磁阻转矩的存在,极大地加大了风力机微风起动的难度。同时常规永磁发电机为了减少磁路中的磁阻,基本都是选用高磁导率的硅钢片叠压制成定子、转子铁芯,且在铁芯上开有齿槽,开槽引起的发电机振动和转子的高频损耗导致发电机的起动阻转矩变大、体积大、重量大、损耗大,成本高。
实用新型内容
[0003] 针对上述缺陷,本实用新型提供一种改进型的永磁发电机,解决了以上风力发电机所存在的缺陷。
[0004] 为实现上述目的,本实用新型的技术方案为:
[0005] —种微风启动高效的无铁芯盘式永磁发电机,包括一根主轴,一个顶盘、一个底盘、机壳、一个定子、两个转子,其特征在于:其发电机的顶盘和底盘各包含有一个可以绕主轴旋转的转子磁极,在两个转子之间有一个固定不动的无槽无铁芯结构的定子。其中,发电机转子磁极不是由高磁导率的硅钢片叠压而成,而是采用钕铁硼永磁材料的磁极,把磁极沿圆周排列,使其固定于实心钢材料的圆盘上与圆盘构成一体而形成转子;发电机的定子不是由高磁导率的硅钢片叠压而成,而是采用了无槽、无铁芯结构,把单个三角形状的导体线圈在固定的骨架内沿圆周排列,骨架是采用酚醛树脂或者环氧树脂绝缘材料为原料,通过3D打印机打印而成,线圈镶嵌于骨架内,共三层,排列成电枢绕组之后进行真空浸漆,使电枢绕组和骨架成为整体的电枢盘而形成定子。
附图说明
[0006] 图1为本实用新型的结构图:符号I为顶盘;符号2为电枢盘;符号3为圆钢盘;符号4为磁极;符号5为机壳;符号6为底盘;符号7为主轴。图2为线圈及其固定骨架图:符号I为线圈固定骨架;符号2为线圈。
具体实施方式
[0007] 为了加深对本实用新型的理解,下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步描述,该实施例仅用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型保护范围的限定。
[0008] 参考图1所示:本实用新型涉及一种永磁发电机,其为外转子机构,包含有两个转子,一个定子。转子由符号3的圆钢板和符号4的磁极共同组成,定子为符号2。发电机机壳为铝壳,转子磁极选用了具有高矫顽力和高剩磁密度的钕铁硼永磁材料。磁极固定在实心钢材料构成的圆盘上,有效的减少了永磁体和外壳间相互运动产生的涡流损耗。定子采用无槽、无铁芯结构。把单个三角形状的导体线圈沿圆周排列,线圈镶嵌于骨架内构成电枢盘形成定子。为了固定电枢绕组和提供更好的散热条件,电枢绕组以前大多用环氧树脂胶灌注,存在固化时间长,成本高的缺陷。本实用新型采用绝缘材料的骨架来固定线圈。固定线圈的骨架采用酚醛树脂或者环氧树脂绝缘材料为原料,通过3D打印机打印而成,成型的单个线圈直接镶嵌于骨架上,之后进行真空浸漆,使线圈和骨架成为整体的电枢盘。3D打印机打印的线圈骨架,不仅精度高,而且效率高,极大地缩短了环氧树脂灌注所需的固化时间,节约了成本。
[0009] 发电机结构如图1,发电机工作时电枢盘和主轴固定不动,风力机的下轮毂通过连盘与发电机顶盘连接,当风力机叶片旋转时就带动轮毂旋转,从而通过风力机旋转作用于上轴承盖的外力,带动上下盘和机壳旋转,使永磁体产生的磁场切割电枢盘中的三相线圈,产生了三相交流电。
[0010] 本实用新型的无铁心盘式永磁发电机,由于这种发电机定子无铁芯,发电机的转子在任何位置下的磁力线数量都没有变化,在任何位置下的磁力大小相等,彻底消除了“齿槽效应”,所以发电机在起动时没有磁阻转矩,只需克服摩擦阻力矩,这就大大的降低了风力发电机的起动阻转矩,也就大大的降低了风力机的起动风速,所以风力发电的能源效率在微风中也将有很大提高,就容易在微风中启动,所以微风发电效果突出。由于采用永磁体励磁,不消耗励磁功率,定子无铁芯,磁路不存在饱和问题,使发电机重量减少、无铁芯损耗、效率增加,发电机可以获得较高的效率,成本低。根据理论计算可知,与同类型有铁芯的常规永磁发电机相比,其成本减少了 40%,发电效率提高了 30%左右,经济效益显著。为风力发电机产品的市场普及推广提供了强有力的技术支撑。

Claims (3)

1.一种微风启动高效的无铁芯盘式永磁发电机,包括一根主轴,一个顶盘、一个底盘、机壳、一个定子、两个转子,其特征在于:发电机的顶盘和底盘各包含有一个可以绕主轴旋转的磁极转子,在两个转子之间有一个固定不动的无槽无铁芯结构的定子。
2.根据权利要求1所述的一种微风启动高效的无铁芯盘式永磁发电机,其特征在于:所述的磁极转子不是由高磁导率的硅钢片叠压而成,而是采用钕铁硼永磁材料的磁极,把磁极沿圆周排列,使其固定于实心钢材料的圆盘上与圆盘构成一体而形成转子。
3.根据权利要求1或2所述的一种微风启动高效的无铁芯盘式永磁发电机,其特征在于:所述的定子不是由高磁导率的硅钢片叠压而成,而是采用了无槽、无铁芯结构,把单个三角形状的导体线圈在固定的骨架内沿圆周排列,骨架是采用酚醛树脂或者环氧树脂绝缘材料为原料,通过3D打印机打印而成,线圈镶嵌于骨架内,共三层,排列成电枢绕组之后进行真空浸漆,使电枢绕组和骨架成为整体的电枢盘而形成定子。
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