[實用新型]一種微風啟動高效的無鐵芯盤式永磁風力發電機

有效

• 申請號: 201420146400.9
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN204145234U
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 李杰
• 主分類號: H02K16/02
• 分類號: H02K16/02;H02K1/27;H02K3/47;H02K3/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及的是永磁發電機，具體為一種微風啟動高效的無鐵芯盤式永磁發電機。

背景技術

目前市場上的風力發電機采用的永磁發電機，是由轉子磁極和定子繞組二大部件組成。其電樞繞組中包含有鐵芯，且在鐵芯上開有齒槽，由于其采用齒槽結構，即齒用來引導磁力線，降低磁阻，槽用來鑲嵌繞組，并與齒中的磁力線交鏈，齒與槽的不同導磁性使轉子在不同位置有著數量不等的磁力線，在磁極對準定子齒的位置，鐵磁相吸，以至阻礙了永磁式發電機轉子的轉動，這就稱為永磁式發電機的“齒槽效應”。由于常規發電機齒槽效應的影響，發電機的定子、轉子之間會產生磁阻轉矩。這使得發電機要克服的起動阻轉矩不僅包括摩擦阻轉矩，還包括磁阻轉矩，而磁阻轉矩比摩擦阻轉矩大。起動阻轉矩它直接影響到風力機的起動和運行時的性能。所以，常規永磁發電機中磁阻轉矩的存在，極大地加大了風力機微風起動的難度。同時常規永磁發電機為了減少磁路中的磁阻，基本都是選用高磁導率的硅鋼片疊壓制成定子、轉子鐵芯，且在鐵芯上開有齒槽，開槽引起的發電機振動和轉子的高頻損耗導致發電機的起動阻轉矩變大、體積大、重量大、損耗大，成本高。

實用新型內容

針對上述缺陷，本實用新型提供一種改進型的永磁發電機，解決了以上風力發電機所存在的缺陷。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案為：

一種微風啟動高效的無鐵芯盤式永磁發電機，包括一根主軸，一個頂盤、一個底盤、機殼、一個定子、兩個轉子，其特征在于：其發電機的頂盤和底盤各包含有一個可以繞主軸旋轉的轉子磁極，在兩個轉子之間有一個固定不動的無槽無鐵芯結構的定子。其中，發電機轉子磁極不是由高磁導率的硅鋼片疊壓而成，而是采用釹鐵硼永磁材料的磁極，把磁極沿圓周排列，使其固定于實心鋼材料的圓盤上與圓盤構成一體而形成轉子；發電機的定子不是由高磁導率的硅鋼片疊壓而成，而是采用了無槽、無鐵芯結構，把單個三角形狀的導體線圈在固定的骨架內沿圓周排列，骨架是采用酚醛樹脂或者環氧樹脂絕緣材料為原料，通過3D打印機打印而成，線圈鑲嵌于骨架內，共三層，排列成電樞繞組之后進行真空浸漆，使電樞繞組和骨架成為整體的電樞盤而形成定子。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構圖：符號1為頂盤；符號2為電樞盤；符號3為圓鋼盤；符號4為磁極；符號5為機殼；符號6為底盤；符號7為主軸。圖2為線圈及其固定骨架圖：符號1為線圈固定骨架；符號2為線圈。

具體實施方式

????為了加深對本實用新型的理解，下面將結合附圖和實施例對本實用新型做進一步描述，該實施例僅用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型保護范圍的限定。

參考圖1所示：本實用新型涉及一種永磁發電機，其為外轉子機構，包含有兩個轉子，一個定子。轉子由符號3的圓鋼板和符號4的磁極共同組成，定子為符號2。發電機機殼為鋁殼，轉子磁極選用了具有高矯頑力和高剩磁密度的釹鐵硼永磁材料。磁極固定在實心鋼材料構成的圓盤上，有效的減少了永磁體和外殼間相互運動產生的渦流損耗。定子采用無槽、無鐵芯結構。把單個三角形狀的導體線圈沿圓周排列，線圈鑲嵌于骨架內構成電樞盤形成定子。為了固定電樞繞組和提供更好的散熱條件，電樞繞組以前大多用環氧樹脂膠灌注，存在固化時間長，成本高的缺陷。本實用新型采用絕緣材料的骨架來固定線圈。固定線圈的骨架采用酚醛樹脂或者環氧樹脂絕緣材料為原料，通過3D打印機打印而成，成型的單個線圈直接鑲嵌于骨架上，之后進行真空浸漆，使線圈和骨架成為整體的電樞盤。3D打印機打印的線圈骨架，不僅精度高，而且效率高，極大地縮短了環氧樹脂灌注所需的固化時間，節約了成本。

發電機結構如圖1，發電機工作時電樞盤和主軸固定不動，風力機的下輪轂通過連盤與發電機頂盤連接，當風力機葉片旋轉時就帶動輪轂旋轉，從而通過風力機旋轉作用于上軸承蓋的外力，帶動上下盤和機殼旋轉，使永磁體產生的磁場切割電樞盤中的三相線圈，產生了三相交流電。

??本實用新型的無鐵心盤式永磁發電機，由于這種發電機定子無鐵芯，發電機的轉子在任何位置下的磁力線數量都沒有變化，在任何位置下的磁力大小相等，徹底消除了“齒槽效應”，所以發電機在起動時沒有磁阻轉矩，只需克服摩擦阻力矩，這就大大的降低了風力發電機的起動阻轉矩，也就大大的降低了風力機的起動風速，所以風力發電的能源效率在微風中也將有很大提高，就容易在微風中啟動，所以微風發電效果突出。由于采用永磁體勵磁，不消耗勵磁功率，定子無鐵芯，磁路不存在飽和問題，使發電機重量減少、無鐵芯損耗、效率增加，發電機可以獲得較高的效率，成本低。根據理論計算可知，與同類型有鐵芯的常規永磁發電機相比，其成本減少了40%，發電效率提高了30%左右，經濟效益顯著。為風力發電機產品的市場普及推廣提供了強有力的技術支撐。