[發明專利]磁通并聯倍頻圓筒型永磁直線振蕩發電機

有效

• 申請號: 201710438814.7
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107453578B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 彭兵;聶磊;李瑞澤;董婷
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H02K35/02
• 分類號: H02K35/02;H02K1/14;H02K1/16;H02K1/27
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 周智博;宋鐵軍

1.一種磁通并聯倍頻圓筒型永磁直線振蕩發電機，其特征在于：該電機包括定子組件(1)和動子組件(7)；定子組件(1)和動子組件(7)之間有氣隙，平衡永磁體(6)、定子鐵心(2)和嵌放于定子槽(5)中的繞組(3)共同構成了定子組件(1)；動子組件包括鐵磁極(8)、勵磁永磁體(9)和動子軸(10)，鐵磁極和勵磁永磁體交替安放，套裝在非磁性軸動子軸(10)上,定子組件(1)、動子組件(7)均為圓筒形結構；

發電機的定子齒(4)的數量z_t、定子槽(5)的數量z_s、鐵磁極(8)的數量p_Fe、勵磁永磁體(9)的數量p_PM間的關系為z_t+z_s＝p_Fe+p_PM-4、p_Fe＝p_PM+1。

2.根據權利要求1所述的磁通并聯倍頻圓筒型永磁直線振蕩發電機，其特征在于：鐵磁極與勵磁永磁體交替安放，相鄰的勵磁永磁體充磁方向相異，且為軸向充磁。

3.根據權利要求2所述的磁通并聯倍頻圓筒型永磁直線振蕩發電機，其特征在于：定子齒(4)、定子槽(5)、平衡永磁體(6)、鐵磁極(8)、勵磁永磁體(9)五者軸向長度相同，從而使發電機處于平衡位置時的氣隙磁場波形接近于方波，方波正、負半周的波形寬度接近于τ/2，τ為極距，當發電機諧振幅值小于τ/2時，都能保證發電機輸出的電壓和電流波形為正弦波，且發電機的電壓和電流的頻率是動子振蕩頻率的2倍。

4.根據權利要求1、2或3所述的磁通并聯倍頻圓筒型永磁直線振蕩發電機，其特征在于：勵磁永磁體(9)產生的永磁勵磁磁通(12)與繞組(3)產生的繞組響應磁通(11)為并聯關系，當動子組件(7)離開平衡位置時，繞組響應磁通(11)與永磁勵磁磁通(12)方向相同；當動子組件(7)趨近于平衡位置時，繞組響應磁通(11)與永磁勵磁磁通(12)方向相反，通過鏈過繞組(3)的磁通的增減而發電；動子組件(7)每往復運動一周，繞組(3)中就會輸出2個周波的電流和電壓。

5.根據權利要求1或3所述的磁通并聯倍頻圓筒型永磁直線振蕩發電機，其特征在于：定子鐵心(2)的兩個縱向端部安裝有平衡永磁體(6)，軸向充磁，其軸向端面的極性與動子軸向靠近兩個端部的勵磁永磁體(9)的極性相同，用來抵消部分定子齒(4)與鐵磁極(8)間的吸力(14)，平衡永磁體(6)的存在，能將發電機空載推力波動減少75％。

6.根據權利要求4所述的磁通并聯倍頻圓筒型永磁直線振蕩發電機，其特征在于：平衡永磁體(6)的徑向高度h_m初始值設計為(R_o-R_i)/2，R_o為定子外徑，R_i為定子內徑，采用商業有限元計算發電機空載時的軸向推力波動F_D1，接著將平衡永磁體(6)的徑向高度改為h_m-△h_m，△h_m為一增量，計算出軸向推力波動F_D2，再將平衡永磁體(6)的徑向高度改為h_m+△h_m，計算出軸向推力波動F_D3；比較F_D1、F_D2、F_D3的大小，以最小者推力波動時的徑向高度作為最優值，再分別在此基礎上增減△h_m1，直到找出最小推力波動時的平衡永磁體(6)的徑向高度，也就是平衡永磁體(6)的最佳高度。

7.根據權利要求6所述的磁通并聯倍頻圓筒型永磁直線振蕩發電機，其特征在于：△h_m、△h_m1比h_m小一個數量級，△h_m1比△h_m小，△h_m選為h_m/10，△h_m1選為h_m/20。