[發(fā)明專利]一種圓筒形橫向磁通永磁同步直線發(fā)電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711111029.7
• 申請(qǐng)日: 2017-11-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107800265B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱書(shū)恒;王海峰;黃元峰;艾程柳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院電工研究所
• 主分類號(hào): H02K41/03
• 分類號(hào): H02K41/03
• 代理公司: 11251 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 關(guān)玲

一種圓筒形橫向磁通直線發(fā)電機(jī)，包括初級(jí)(1)和次級(jí)(2)，初級(jí)(1)和次級(jí)(2)均為圓筒形，橫向磁通。初級(jí)(1)包括A相初級(jí)鐵心(3)、B相初級(jí)鐵心(4)、C相初級(jí)鐵心(5)和跑道型繞組(9)，跑道型繞組(9)繞制于初級(jí)鐵心齒極極身上。次級(jí)(2)包括次級(jí)鐵心單元(6)，隔磁片(7)和次級(jí)磁鋼(8)，次級(jí)磁鋼(8)內(nèi)嵌于次級(jí)鐵心單元(6)內(nèi)。次級(jí)鐵心單元(6)與隔磁片(7)間隔排列。次級(jí)永磁體內(nèi)嵌于次級(jí)鐵心單元(6)內(nèi)；圓筒形橫向磁通的初級(jí)(1)與次級(jí)(2)同心安裝，初級(jí)(1)套裝于次級(jí)(2)的外側(cè)；初級(jí)齒極極靴與次級(jí)表面間存在氣隙。本發(fā)明可用于直驅(qū)式波浪能發(fā)電系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種直線發(fā)電機(jī)，具體涉及一種橫向磁通永磁同步直線發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)

在波浪能發(fā)電系統(tǒng)，提取波浪能直線運(yùn)動(dòng)的能量有兩種方法，其一，利用機(jī)械傳動(dòng)裝置將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如連接氣動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)或齒輪箱等，但其中間環(huán)節(jié)復(fù)雜，降低了系統(tǒng)的可靠性和轉(zhuǎn)換效率。其二，利用直線發(fā)電機(jī)。該方法不需要任何中間機(jī)構(gòu)，這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，提高了系統(tǒng)的效率和可靠性。但是直線發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的功率密度一般而言小于旋轉(zhuǎn)電機(jī)系統(tǒng)

為了提高永磁直線電機(jī)的功率密度，有學(xué)者提出了一種橫向磁通拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)電機(jī)的磁通方向所在平面與電機(jī)運(yùn)動(dòng)方向垂直，在設(shè)計(jì)上，該結(jié)構(gòu)電機(jī)線負(fù)荷與氣隙磁密之間相互獨(dú)立，從而使得高功率密度電機(jī)的設(shè)計(jì)變得相對(duì)容易一些，但是其缺陷在與橫向磁通結(jié)構(gòu)初級(jí)鐵心結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且漏磁較大。此后，日本東京大學(xué)有學(xué)者在文獻(xiàn)中提出了一種采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子結(jié)構(gòu)作為初級(jí)的橫向磁通永磁直線電機(jī)，在該結(jié)構(gòu)中，大大簡(jiǎn)化了電機(jī)初級(jí)鐵心結(jié)構(gòu)并可采用硅鋼片疊壓的方式加工初級(jí)鐵心，從而減小了電機(jī)鐵心漏磁。我國(guó)哈爾濱工業(yè)大學(xué)有學(xué)者在文獻(xiàn)中提出一種雙向交鏈橫向磁通永磁直線同步發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在上述東京大學(xué)電機(jī)結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步改進(jìn)，通過(guò)雙向交鏈的方式進(jìn)一步提升初級(jí)空間里利用率，充分利用次級(jí)永磁體，從而提高電機(jī)空載電勢(shì)。

但是，這些結(jié)構(gòu)的橫向磁通永磁直線電機(jī)在縱向空間利用率、齒槽力等方面仍然存在改進(jìn)空間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有橫向磁通永磁直線發(fā)電機(jī)空間利用率低，齒槽力大等問(wèn)題，提出一種圓筒形橫向磁通永磁同步直線發(fā)電機(jī)。

本發(fā)明采用錯(cuò)相式設(shè)計(jì)，具有較高的空間利用率與功率密度，同時(shí)從氣隙看初級(jí)為閉口，有助于減小齒槽力。初級(jí)鐵心采用硅鋼片堆疊，有效減小初級(jí)渦流損耗。初級(jí)鐵心為緊密疊壓，各相之間不在存在間隙，從而提高了電機(jī)的空間利用率，對(duì)發(fā)電機(jī)功率密度也有所提升。本發(fā)明可用于點(diǎn)吸收直驅(qū)式波浪能發(fā)電系統(tǒng)。

本發(fā)明直線發(fā)電機(jī)包括初級(jí)和次級(jí)，初級(jí)和次級(jí)均為圓筒形，橫向磁通。其中初級(jí)包括 A、B、C三相鐵心和跑道型繞組，跑道型繞組繞制于初級(jí)鐵心齒極極身上。次級(jí)包括次級(jí)鐵心單元、隔磁片和次級(jí)磁鋼，次級(jí)磁鋼內(nèi)嵌于次級(jí)鐵心單元內(nèi)，次級(jí)鐵心單元與隔磁片間隔排列次圓筒形橫向磁通的初級(jí)與次級(jí)同心安裝，初級(jí)套裝于次級(jí)外側(cè)。初級(jí)齒極極靴與次級(jí)表面間存在氣隙。

本發(fā)明在不增加電機(jī)用料成本和硅鋼片沖片形狀的情況下，設(shè)計(jì)了一種六極非圓周對(duì)稱的初級(jí)鐵心硅鋼片沖片形狀。定義電機(jī)運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閦軸方向，垂直z軸方向的平面為xy平面。本發(fā)明通過(guò)旋轉(zhuǎn)各相初級(jí)鐵心一定空間角度，使每相初級(jí)齒極極身在xy平面上錯(cuò)開(kāi)。單片疊片齒極極靴在圓周上間隔60°空間角度均勻排布，齒極極身之間的間隔空間角度依次為：40°、100°、40°、40°、100°、40°。每段初級(jí)定子鐵芯由硅鋼片疊壓而成。在初級(jí)定子鐵芯中，以A相初級(jí)為0°位置，B相順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°，C相同方向旋轉(zhuǎn)240°，從而使得A相初級(jí)齒極極身、B相初級(jí)齒極極身、C相初級(jí)齒極極身之間錯(cuò)開(kāi)一定空間，此空間作為線槽。A、B、C三相初級(jí)鐵心在z軸方向上緊密排布。從氣隙往初級(jí)方向看，初級(jí)為硅鋼片緊密堆疊的曲面，沒(méi)有槽口與間隙。如此三相初級(jí)鐵心構(gòu)成一個(gè)三相初級(jí)單元。將一個(gè)三相初級(jí)單元在縱向所占據(jù)的空間定義為360°，也即每相鐵心橫跨寬度為120°。多個(gè)三相初級(jí)單元緊密堆疊，構(gòu)成圓筒形橫向磁通的初級(jí)鐵心。