[實用新型]一種低速筒形雙動子永磁直線發電機

有效

• 申請號: 201520444695.2
• 申請日: 2015-06-25
• 公開（公告）號: CN204741395U
• 公開（公告）日: 2015-11-04
• 發明（設計）人: 張靜
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: H02K35/02
• 分類號: H02K35/02;F03B13/14
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 涂春春

技術領域

本實用新型涉及一種直線發電機，特別涉及一種低速筒形雙動子永磁直線發電機。

背景技術

目前已經有多種新型結構的直線電機應用于波浪發電裝置中，首先這些直線電機需要與直驅波浪發電裝置相配合設計，且體積較大，功率密度低，輸出電能中存在的高次諧波含量較高。其次，永磁直線電機的初級鐵心與次級永磁體之間存在較大的磁阻力，影響電機運動的平穩性。最后，我國海域的波浪能量密度低、波速較低且不規則，對波浪發電用直線電機的低速特性要求較高。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是，針對現有直驅式波浪發電用永磁直線電機在低速運行時電機內磁阻力較大，電機內氣隙磁通密度低，輸出電能效率低，電能質量不高的問題。

本實用新型的設計思想是，采用內動子永磁體環組件上的永磁環與外動子永磁體環組件上相對應的永磁環徑向充磁方向相同，軸向充磁方向相反的結構；該結構特點可以有效提高電機氣隙徑向磁通密度，同時降低電機氣隙軸向磁通密度，即可以有效提高輸出電能質量及發電效率，同時降低電機軸向吸力。

為解決上述技術問題，本實用新型采取的技術方案是：

一種低速筒形雙動子永磁直線發電機，包括定子結構、內動子結構和外動子結構；定子結構位于外動子結構內，內動子結構位于定子結構內；外動子結構與定子結構之間留有外氣隙，內動子結構與定子結構之間留有內氣隙；外氣隙寬度大于內氣隙寬度，且外氣隙寬度范圍：3mm～6mm，內氣隙寬度范圍：2mm～5mm；

定子結構包括定子繞組和用于支撐定子繞組的支撐環；

內動子結構包括中空內動子鐵芯、內動子永磁體環組件和內動子軸；內動子永磁體環組件采用表貼式結構貼于內動子鐵芯的外圓周表面上；內動子軸位于中空內動子鐵芯內，且兩者之間緊密貼合；

外動子結構包括中空外動子鐵芯、外動子永磁體環組件和中空外動子軸；中空外動子鐵芯位于中空外動子軸內，且兩者之間緊密貼合；外動子永磁體環組件采用表貼式結構貼于中空外動子鐵芯的中空內腔壁上；

其中，內動子永磁體環組件和外動子永磁體環組件均包括至少兩個的徑向充磁永磁體環和至少兩個的軸向充磁永磁體環，徑向充磁永磁體環和軸向充磁永磁體環交錯排布；內動子永磁體環組件和外動子永磁體環組件內的永磁環均一一對應設置；內動子永磁體環組件上的永磁環與外動子永磁體環組件上相對應的永磁環徑向充磁方向相同，軸向充磁方向相反。

本實用新型電機中的外動子鐵芯和內動子鐵芯采用硅鋼片疊成，內動子軸和外動子軸均采用非導磁性材料。外動子鐵芯和內動子鐵芯采用硅鋼片疊成，可達到減小渦流損耗的優點；內動子軸和外動子軸采用非導磁性材料，可減小電機內磁阻力，簡化安裝工藝，增強電機穩固性。

對上述技術方案的改進，支撐環采用環氧樹脂制成。本實用新型中的定子結構采用的無鐵芯結構，減少了電機的內動子和定子間的軸向作用力，減少了電機的外動子和定子間的軸向作用力。同時采用環氧樹脂制成的支撐環結構用來支撐定子繞組，可以減低電機雙動子結構與定子結構間的磁阻力。

對上述技術方案的進一步改進，定子繞組為餅型集中繞組。本實用新型采用的餅型集中繞組線圈，繞組利用率高，產生的電動勢幅值大。

對上述技術方案的更進一步改進，內動子結構、外動子結構和定子結構均為筒型結構。本實用新型中的動子結構和定子結構均采用筒型結構，目的是由于內動子結構、外動子結構和定子結構均采用筒型結構，使得本發電機的內動子和定子間的徑向作用力相互抵消，外動子和定子間的徑向作用力相互抵消。此外，本發電機的筒型設計結構也降低了平板式等其他普通直線電機在運動時出現的抖動現象，增加了電機的穩固性和效率；所以，本電機在啟動與運行時阻力小，耗能少，能量轉換率高。

對上述技術方案的更進一步改進，本實用新型中為提高電機的氣隙磁通密度，提高電機電能輸出效率；內動子永磁體環組件和外動子永磁體環組件均包括至少兩個的徑向充磁永磁環和至少兩個的軸向充磁永磁環，且徑向充磁永磁環和軸向充磁永磁環交錯排布。

本實用新型電機的內動子結構和外動子結構作往復直線運動時，內動子和外動子永磁體環結構產生的磁場將在定子繞組中產生磁鏈，由磁鏈的變化形成發電機的空載感應電動勢，永磁磁鏈和感應電動勢的關系如式(1)和式(2)的表述。

e＝-dψ/dt＝-ndΦ/dt????(1)

Φ＝∫B_r(z)dS＝πD∫B_r(z)dz????(2)