CN206432791U - 一种薄盘式单边结构轴向磁通永磁风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种薄盘式单边结构轴向磁通永磁风力发电机，包括单定子、单转子和主轴；所述的单定子包括定子镂空磁轭、扇形电枢和软磁复合材料，组成固定部分；单转子包括永磁体、背铁、上盘外壳和下盘外壳，组成旋转部分；所述的电枢绕组设置在定子镂空磁轭上方，扇形电枢绕组槽与定子磁轭镂空部分相吻合，软磁复合材料经过扇形电枢插入定子镂空磁轭以固定电枢绕组；定子镂空磁轭竖直固定在主轴上。本实用新型结构简单，微风启动，经济安全，发电效率高，减小单边磁拉力，提高热过载能力，适用于小型垂直轴风力发电系统的单气隙结构的薄盘式单边结构轴向磁通永磁风力发电机。

Description

一种薄盘式单边结构轴向磁通永磁风力发电机

技术领域

本实用新型属于风力发电设备领域，具体为一种薄盘式单边结构轴向磁通永磁风力发电机。

背景技术

传统的薄盘式永磁发电机其定子铁芯通常采用叠层硅钢片和软磁铁氧体材料。硅钢片在直流和交流较低频率时，具有较高磁通密度和导磁率，随着频率的增加，涡流损耗急剧增加；铁芯材料虽然高频磁性能优良，电阻率大，铁损低，但存在磁通密度低的缺点。

为了减少由于定转子气隙不均引起的单边磁拉力，中国专利公开号为CN202616909u，名称为“方便气隙调节的风力发电机结构”采用了一种能够方便气隙调节的单气隙风力发电机结构，使得发电机的气隙均匀度调节操作简便快捷,有效减少了由于定转子气隙不均引起的单边磁拉力，但这种解决方案需要加控制装置，装置精度要求高，工作气隙大，漏磁严重。

为了解决以上问题，中国专利公开号为CN104753276A，名称为“微风启动的永磁风力发电机”采用了双边永磁体结构，其结构比单边永磁体结构的气隙提高了10%左右，改善了极面下气隙磁密的均匀性，改善了漏磁问题，提高了发电电能质量，但磁体加工工时及磁体的粘接工时都比单边永磁体结构有所增加，且双边永磁体结构造价高且电枢易发热，热过载能力低，机械损耗大。

因此，提供一种结构简单，微风启动，经济安全，发电效率高，减小单边磁拉力，适用于小型垂直轴风力发电系统的单气隙结构，已经是一个值得研究的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供了一种结构简单，微风启动，经济安全，发电效率高，减小单边磁拉力，适用于小型垂直轴风力发电系统的单气隙结构的薄盘式单边结构轴向磁通永磁风力发电机，

本实用新型的目的是这样实现的：

一种薄盘式单边结构轴向磁通永磁风力发电机，包括单定子、单转子和主轴3；所述的单定子包括定子镂空磁轭10、扇形电枢5和软磁复合材料9，组成固定部分；单转子包括永磁体1、背铁12、上盘外壳2和下盘外壳7，组成旋转部分；

所述的电枢绕组5设置在定子镂空磁轭10上方，扇形电枢绕组槽14与定子磁轭镂空部分13相吻合，软磁复合材料9经过扇形电枢5插入定子镂空磁轭10以固定电枢绕组5；定子镂空磁轭10竖直固定在主轴3上；

所述的定子镂空磁轭10其材料为软磁复合材质；所述的软磁复合材料9为齿牙型；

所述的电枢绕组5采用不重叠三相对称单层集中式绕组，形状为扇形，且极弧系数相同，绕组的有效导体在空间中呈径向分布；

所述的永磁体1嵌入在突出的背铁12中，转子部分的永磁体1和背铁12与上盘外壳2紧密粘合，转子部分通过第一轴承4和第二轴承6与主轴3相连；

所述的永磁体1为内嵌结构且周向充磁，转子上的永磁体呈N-N相对分布，磁路从永磁体N极出发，依次经过相邻磁极间的背铁12、定转子间气隙11，软磁复合材料9、线圈、软磁复合材料9、定转子间气隙11和背铁12最后回到永磁体S极；此结构充分利用磁能，在一定程度上减小了单边磁拉力及漏磁；

背铁12采用导磁材料，设置在相邻永磁体1之间，且背铁高于永磁体1径向；当磁极间突出背铁的旋转时，相当于风扇散热，可以有效地减小机械损耗；

所述永磁体1选用铁氧体材料；永磁体1及背铁12与上盘外壳2紧密粘合；

上盘外壳2与下盘外壳7经过螺丝8固定；且第一轴承4和第二轴承6分别设置在上盘外壳2和下盘外壳7上同时与主轴3连接；

积极有益效果：本实用新型一种薄盘式单边结构轴向磁通永磁风力发电机具有散热效果好，启动转矩小，维修方便，重量轻，成本低，输出电能质量高，热过载能力高等优点，适合于微风启动下的小型垂直轴风力发电系统。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型的转子结构示意图；

图3为本实用新型的定子结构分解示意图；

图中为：永磁体1、上盘外壳2、主轴3、第一轴承4、电枢绕组5、第二轴承6、下盘外壳7、螺丝8、软磁复合材料9、定子镂空磁轭10、定转子间气隙11、背铁12、定子磁轭镂空部分13、电枢绕组槽14。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型做进一步的说明：

如图1所示，一种薄盘式单边结构轴向磁通永磁风力发电机，包括单定子、单转子和主轴3；所述的单定子包括定子镂空磁轭10、扇形电枢5和软磁复合材料9，组成固定部分；单转子包括永磁体1、背铁12、上盘外壳2和下盘外壳7，组成旋转部分；此单边结构比双边结构更加轻便，启动转矩小，适合于微风启动下的小型垂直轴风力发电系统。

如图3所示，所述的电枢绕组5设置在定子镂空磁轭10上方，扇形电枢绕组槽14与定子磁轭镂空部分13相吻合，软磁复合材料9经过扇形电枢5插入定子镂空磁轭10以固定电枢绕组5；定子镂空磁轭10竖直固定在主轴3上，便于维修且使得发电机更加趋于薄盘化；

所述的定子镂空磁轭10其材料为软磁复合材质；所述的软磁复合材料9为齿牙型；

所述的电枢绕组5采用不重叠三相对称单层集中式绕组，形状为扇形，绕组的有效导体在空间中呈径向分布；

所述的永磁体1嵌入在突出的背铁12中，转子部分的永磁体1和背铁12与上盘外壳2紧密粘合，转子部分通过第一轴承4和第二轴承6与主轴3相连；

所述的永磁体1为内嵌结构且周向充磁，转子上的永磁体呈N-N相对分布，磁路从永磁体N极出发，依次经过相邻磁极间的背铁12、定转子间气隙11，软磁复合材料9、线圈、软磁复合材料9、定转子间气隙11和背铁12最后回到永磁体S极，此结构充分利用磁能，在一定程度上减小了单边磁拉力及漏磁；当转子部分旋转，会产生变化的磁场，变化的磁场在闭合线圈中会产生感应电动势，从而运用于微风启动下的小型垂直轴风力发电系统。

背铁12采用导磁材料，设置在相邻永磁体1之间，且背铁高于永磁体1径向；当磁极间突出背铁的旋转时，相当于风扇散热，可以有效地提高热过载能力；

所述永磁体1选用铁氧体材料；永磁体1及背铁12与上盘外壳2紧密粘合固定；

上盘外壳2与下盘外壳7经过螺丝8固定；且第一轴承4和第二轴承6分别设置在上盘外壳2和下盘外壳7上同时与主轴3连接；

本实用新型一种薄盘式单边结构轴向磁通永磁风力发电机具有散热效果好，启动转矩小，维修方便，重量轻，成本低，输出电能质量高，热过载能力高等优点，适合于微风启动下的小型垂直轴风力发电系统。具有以下优点：1.发电机采用永磁体内嵌结构，与传统的单边永磁发电机相比，背铁周向导磁，能够减小漏磁，与表贴式相比，减小了永磁体与定子侧的直接接触面积，从而减小单边磁拉力，提高发电机电能质量；永磁体材料采用铁氧体，降低了发电机的成本；2.发电机采用相邻永磁体间的背铁高于永磁体径向长度的转子结构；当发电机转子部分旋转时，起到发电机内部散热效果，提高了发电机的热过载能力；3.发电机定子部分采用组合式齿牙型卡槽结构，软磁复合材料的导磁性比铁芯要好，增加了导磁性能，软磁复合材料比铁芯轻，使得定子变得结构轻便；本组合式齿牙型卡槽结构与传统的单气隙结构相比，拆装方便，易于维修。

以上实施案例仅用于说明本实用新型的优选实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种薄盘式单边结构轴向磁通永磁风力发电机，包括单定子、单转子和主轴（3）；所述的单定子包括定子镂空磁轭、扇形电枢和软磁复合材料，组成固定部分；单转子包括永磁体、背铁、上盘外壳和下盘外壳，组成旋转部分；所述的定子镂空磁轭上方设置有电枢绕组，扇形电枢绕组槽与定子磁轭镂空部分相吻合，软磁复合材料经过扇形电枢插入定子镂空磁轭以固定电枢绕组；定子镂空磁轭竖直固定在主轴上；所述的永磁体嵌入在突出的背铁中，转子部分的永磁体和背铁与上盘外壳紧密粘合，转子部分通过第一轴承和第二轴承与主轴相连。

2.根据权利要求1所述的一种薄盘式单边结构轴向磁通永磁风力发电机，其特征在于：所述的定子镂空磁轭其材料为软磁复合材质；所述的软磁复合材料为齿牙型。

3.根据权利要求1所述的一种薄盘式单边结构轴向磁通永磁风力发电机，其特征在于：所述的电枢绕组采用不重叠三相对称单层集中式绕组，形状为扇形，且极弧系数相同，绕组的有效导体在空间中呈径向分布。

4.根据权利要求1所述的一种薄盘式单边结构轴向磁通永磁风力发电机，其特征在于：所述的永磁体为内嵌结构且周向充磁，转子上的永磁体呈N-N相对分布，磁路从永磁体N极出发，依次经过相邻磁极间的背铁、定转子间气隙，软磁复合材料、线圈、软磁复合材料、定转子间气隙和背铁最后回到永磁体S极；此结构充分利用磁能，在一定程度上减小了单边磁拉力及漏磁。

5.根据权利要求1所述的一种薄盘式单边结构轴向磁通永磁风力发电机，其特征在于：背铁采用导磁材料，设置在相邻永磁体之间，且背铁高于永磁体径向。

6.根据权利要求1所述的一种薄盘式单边结构轴向磁通永磁风力发电机，其特征在于：所述永磁体选用铁氧体材料；永磁体及背铁与上盘外壳紧密粘合固定。

7.根据权利要求1所述的一种薄盘式单边结构轴向磁通永磁风力发电机，其特征在于：上盘外壳与下盘外壳经过螺丝固定；且第一轴承和第二轴承分别设置在上盘外壳和下盘外壳上同时与主轴连接。