[發明專利]軸向磁場永磁風力發電機

無效

• 申請號: 200910064258.7
• 申請日: 2009-02-24
• 公開（公告）號: CN101814811A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 鄧隱北;彭曉華;周保臣;龍翔
• 申請（專利權）人: 河南森源電氣股份有限公司
• 主分類號: H02K16/02
• 分類號: H02K16/02;H02K1/12;H02K3/28;H02K7/14;H02K11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種永磁發電機。特別涉及一種永磁風力發電機。

背景技術

小型交流永磁發電機按照主磁場方向的不同，有徑向磁場型式和切向磁場型式兩種，二者的磁場方向所在平面均與轉軸(線)垂直。現有的永磁發電機用于風力發電時，通常采用的是磁場方向與軸線垂直的結構。如目前技術比較先進的廣州紅鷹Hy-400W風力發電機和江蘇淮安FD_2.7-500永磁風力發電機均是磁場方向與軸線垂直的結構。這種結構的永磁風力發電機單邊磁拉力大，漏磁多，同時定子繞組按一定規律嵌放在鐵心槽中，電機運轉時因齒槽效應，電磁轉矩會產生脈動。因而這種結構的永磁風力發電機額定風速均較高(10～12m/s)，風葉直徑偏大，在風速較小的情況下，輸出功率小，不能很好地利用風能。

發明內容

本發明旨在提供一種可以在低風速、小風量情況下能輸出較大的功率，適應風速范圍寬，運行效率高的永磁風力發電機。

本發明軸向磁場永磁風力發電機采用雙(上、下)轉子的軸向磁場結構，包括主軸、定子和上、下轉子端蓋，定子由若干個空心結構的集中定子線圈圓周均布于定子圓盤內注塑而成，無槽無鐵心，上、下轉子端蓋分別由上、下轉子磁鋼和上、下轉子背軛組成，上、下轉子磁鋼極性交錯均布于上、下轉子端蓋圓盤內，上、下轉子端蓋由圓筒形機殼連接，定子固定在主軸上，上、下轉子端蓋和定子構成雙氣隙，上、下轉子端蓋通過鋁合金結構與風輪連接，直接由風葉帶動旋轉。電機整體呈扁平圓盤形結構。

本發明軸向磁場永磁風力發電機主磁路從一個極出發，軸向穿過氣隙和與之相對的另一極，沿周向經過轉子背軛再穿過相鄰的磁極和軸向氣隙，最后沿轉子軛部閉合，磁場方向與軸線平行，克服了單邊磁拉力，減少了漏磁，極面下磁密分布更加均勻，充分利用了永磁材料，氣隙磁密比單邊磁體結構提高10％左右，有利于提升電機性能、降低成本、縮小體積。

定子無齒無槽無鐵心，結構簡單，控制靈活，轉動慣量小，轉矩脈動大為改善，響應速度快。

轉子旋轉時，永磁體又兼具風扇作用，有助于電機的散熱。

為進一步改善電機的風速適應范圍，定子可以采用變極繞組，設置多種輸出模式，在轉子上設有轉速傳感器，通過轉速傳感器發出的實時速度信號(指令)控制定子線圈切換繼電器，自動切換定子線圈的連接方式，滿足從低速到高速的寬風速、寬功率范圍內高效率運轉發電的要求。

本發明軸向磁場永磁風力發電機可以在低風速、小風量情況下，輸出較大的功率，適應風速范圍寬，運行效率高。

附圖說明

圖1為本發明軸向磁場永磁風力發電機一個實施例的結構示意圖；

圖2為圖1所示實施例的轉子磁鋼配置示意圖；

圖3為圖1所示實施例的定子線圈配置示意圖；

圖4為圖1所示實施例的定子線圈連接的切換模式。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

圖中：1、主軸2、下轉子端蓋3、上轉子端蓋4、軸承5、上轉子背軛6、上轉子磁鋼7、下轉子磁鋼8、下轉子背軛9、圓筒形機殼10、定子線圈11、定子圓盤

如圖所示，本發明永磁風力發電機包括主軸1、定子、上轉子端蓋2和下轉子端蓋3，上轉子端蓋2和下轉子端蓋3由圓筒形機殼9連接，上、下轉子端蓋2、3和定子線圈10構成雙氣隙，定子線圈10固定在主軸1上，主軸1固定在底座上，上、下轉子端蓋2、3通過鋁合金結構與風輪連接，直接由風葉帶動旋轉。電機整體呈扁平圓盤形結構。

定子由定子線圈10和定子圓盤11組成，16個空心結構的集中定子線圈10圓周均布于定子圓盤11內，定子線圈10與絕緣膠木酚醛塑料(電木)的定子圓盤11注塑成一體。定子圓盤11中心開有孔，孔周圍的16個小孔尺寸與繞組內圈的尺寸完全一致，以利于磁通的穿越和被切割。旋轉的磁場被固定的線圈切割，則感應而發電。定子繞組有16極串聯、8極2并聯、4極4并聯、2極8并聯四種輸出模式，通過設在轉子上的轉速傳感器發出實時速度信號(指令)控制定子線圈切換繼電器，自動切換定子線圈的連接方式。定子繞組采用φ0.8mm的漆包線繞制，繞圈數量16，每線圈繞120匝，16線圈均布于定子圓平面內。

上、下轉子端蓋2、3由高性能的稀土永磁材料(N_dF_eB)與鋼板粘接，上、下轉子端蓋2、3分別由上、下轉子磁鋼6、7和上、下轉子背軛5、8組成，16塊經過優化設計尺寸的上、下轉子磁鋼6和7，分別極性交錯地均布于上、下轉子端蓋2、3圓盤內，上、下轉子背軛5和8，采用軟鐵等高導磁率材料，以利于形成閉合的主磁路。上、下轉子端蓋2、3裝有16個N、S極性交替配置的永磁鋼，磁極定位后用環氧樹脂固定。為進一步減少漏磁，轉子采用鋁材料邊樣，起到隔磁作用。