專利名稱：三維磁路結(jié)構(gòu)的永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維磁路結(jié)構(gòu)的永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)，屬于電機(jī)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于永磁同步發(fā)電機(jī)具有高效率、高轉(zhuǎn)距密度等優(yōu)點(diǎn)，在許多應(yīng)用中包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、 混合動(dòng)力汽車發(fā)電機(jī)等均具有一定的優(yōu)勢(shì)，存在廣泛應(yīng)用的空間。目前，常見(jiàn)的永磁同步發(fā) 電機(jī)結(jié)構(gòu)主要包括表面磁鋼及內(nèi)置磁鋼轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的徑向磁場(chǎng)常規(guī)電機(jī)結(jié)構(gòu)，以及軸向磁場(chǎng) 盤式電機(jī)或軸向磁場(chǎng)雙定子結(jié)構(gòu)電機(jī)等。然而目前永磁同步發(fā)電機(jī)的研發(fā)中依然存在很多難 題需要解決，包括
(1) 普通低速永磁同步發(fā)電機(jī)的功率密度一般較低，隨著功率等級(jí)的增加，發(fā)電機(jī)的 體積及制造成本更加成為制約永磁發(fā)電機(jī)發(fā)展的重要因素。如何進(jìn)一步提高發(fā)電機(jī)的功率密 度及其他性能指標(biāo)是個(gè)難題；
(2) 由于受到體積成本等因素的制約，低速永磁電機(jī)的效率等性能指標(biāo)一般很難達(dá)到 較高水平；
(3) 隨著功率等級(jí)的增加，大電流會(huì)導(dǎo)致電纜安裝及傳輸損耗等問(wèn)題，因此高電壓發(fā) 電機(jī)是發(fā)展方向之一。但存在的問(wèn)題是，隨著電壓的提高，電機(jī)的絕緣成為難題，會(huì)進(jìn)一步 降低電機(jī)的功率密度及其他性能指標(biāo)，尤其是在低速多極多槽的分布繞組的結(jié)構(gòu)中；
(4) 隨著功率等級(jí)的增加，繞組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造變得越來(lái)越困難，且繞組間的絕緣不 好。簡(jiǎn)單的繞組型式有利于制造，同時(shí)有利于減小繞組電阻、降低繞組損耗。采用繞組節(jié)距 為l的集中繞組形式是解決方案之一。但在該方案中，定子槽數(shù)必須與永磁磁極數(shù)相接近， 功率等級(jí)的增加造成極數(shù)增多，主磁通將通過(guò)相鄰的兩個(gè)定子凸極與主磁極形成閉合回路。 而在這樣的磁路結(jié)構(gòu)中必然存在大量定子槽漏磁通，導(dǎo)致很大的定子漏電抗，從而嚴(yán)重影響 發(fā)電機(jī)的輸出功率以及功率因數(shù)等。
以上因素限制了永磁同步發(fā)電機(jī)在包括風(fēng)力發(fā)電等應(yīng)用中的進(jìn)一步發(fā)展。新型電磁結(jié)構(gòu) 以及新原理是解決問(wèn)題的途徑之一。
開(kāi)關(guān)磁鏈電機(jī)不同于開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，其基本特點(diǎn)是激磁磁通始終存在且方向不變， 隨著轉(zhuǎn)子位置的變化，激磁磁通將切換其路徑，使得定子繞組內(nèi)磁鏈的大小和方向均發(fā)生變 化，從而產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)。目前，在開(kāi)關(guān)磁鏈電機(jī)的研究上存在著兩種方向， 一種是基于雙凸
5極變磁阻電機(jī)的電磁式結(jié)構(gòu)，采用激磁繞組；另一種是永磁開(kāi)關(guān)磁鏈電機(jī)， 一般永磁體被放 置在定子上，轉(zhuǎn)子采用凸極結(jié)構(gòu)，實(shí)質(zhì)上是永磁電機(jī)與雙凸極變磁阻電機(jī)的混合。相對(duì)于采 用激磁繞組的電磁式結(jié)構(gòu)，永磁開(kāi)關(guān)磁鏈電機(jī)結(jié)合了永磁電機(jī)及凸極電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，受到了更 多的關(guān)注。目前存在的結(jié)構(gòu)形式包括，英國(guó)T. J.Miller等提出的在普通雙凸極磁阻電機(jī)定子 極內(nèi)徑表面安裝永磁體，可以構(gòu)成開(kāi)關(guān)磁鏈結(jié)構(gòu)；英國(guó)Z.Q. Zhu、浙江大學(xué)沈建新教授等提 出將普通雙凸極磁阻電機(jī)定子凸分為兩部分，極間夾有永磁體。以上的各種開(kāi)關(guān)磁鏈電機(jī)均 是在普通雙凸極磁阻電機(jī)的基礎(chǔ)上構(gòu)成的，磁路均為二維平面路徑，永磁體一般放置在于定 子上。而且不適合于大功率的發(fā)電機(jī)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決低速永磁發(fā)電機(jī)隨著功率等級(jí)的增加，功率密度低、繞組結(jié)構(gòu)復(fù)雜 、絕緣不易制造的問(wèn)題，以及分?jǐn)?shù)槽永磁電機(jī)極數(shù)較多時(shí)漏磁過(guò)大的問(wèn)題，提供了三維磁路 結(jié)構(gòu)的永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)。
本發(fā)明提供的第一種技術(shù)方案三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)，它包括外轉(zhuǎn) 子、定子和主軸，所述定子位于主軸和外轉(zhuǎn)子中間，并且定子和主軸固定不動(dòng)，其特征在于 ，外轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子軛、兩排磁鋼陣列，定子包括第一定子鐵芯、第二定子鐵芯、導(dǎo)磁連接環(huán) 狀鐵芯和定子繞組，沿主軸的軸向方向依次設(shè)置有第一定子鐵芯、導(dǎo)磁連接環(huán)狀鐵芯和第 二定子鐵芯，第一定子鐵芯、導(dǎo)磁連接環(huán)狀鐵芯和第二定子鐵芯的內(nèi)表面與主軸的外表面固 定連接，相互平行設(shè)置的第一定子鐵芯和第二定子鐵芯大小相等，導(dǎo)磁連接環(huán)狀鐵芯的左右 端面分別與第一定子鐵芯和第二定子鐵芯固定連接，在第一定子鐵芯、第二定子鐵芯和導(dǎo)磁 連接環(huán)狀鐵芯圍成的環(huán)形槽內(nèi)設(shè)置有定子繞組，沿第一定子鐵芯外環(huán)面均布有P個(gè)第一定子 凸極，沿第二定子鐵芯外環(huán)面均布有P個(gè)第二定子凸極，P個(gè)第一定子凸極和P個(gè)第二定子凸 極錯(cuò)開(kāi)T/2角度，T為定子極距，轉(zhuǎn)子軛內(nèi)表面設(shè)置有互相平行的兩排磁鋼陣列，磁鋼陣列 沿圓周分別均布2P個(gè)磁極，磁鋼陣列徑向充磁或沿徑向平行充磁， 一排磁鋼陣列垂直于主軸 的中心面與第一定子鐵芯垂直于主軸的中心面重合，且所述一排磁鋼陣列與第一定子凸極之 間留有氣隙，另一排磁鋼陣列垂直于主軸的中心面與第二定子鐵芯垂直于主軸的中心面重合 ，且所述另一排磁鋼陣列與第二定子凸極之間留有氣隙，第一定子鐵芯、第二定子鐵芯和兩 排磁鋼陣列的軸向中心線重合，P為大于2的正整數(shù)。
本發(fā)明提供的第二種技術(shù)方案基于第一種技術(shù)方案所述的三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi) 關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)的三維磁路結(jié)構(gòu)的兩相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)，它包括兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相 永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)子軛連接件、支撐環(huán)和主軸連接件，兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軛和轉(zhuǎn)子軛連接件是一體件，兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈 發(fā)電機(jī)的主軸和主軸連接件是一體件，支撐環(huán)的外環(huán)面與轉(zhuǎn)子軛連接件的內(nèi)表面固定連接， 支撐環(huán)的內(nèi)環(huán)面與主軸連接件軸承連接，兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)的磁 鋼陣列沿支撐環(huán)對(duì)稱設(shè)置，兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)的P個(gè)第一定子凸
極錯(cuò)開(kāi)t/2角度。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)每相只存在一個(gè)軸向集中繞組，不但有利于制造與絕緣，而且繞組利用 率高，繞組電阻及電抗均大幅減小，發(fā)電機(jī)的性能得以大幅改善。同時(shí)，在定子上齒或極間 不存在直接閉合的槽漏磁磁路，從而從根本上解決了分?jǐn)?shù)槽永磁電機(jī)極數(shù)較多時(shí)漏磁過(guò)大的 問(wèn)題。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1的A-A剖視圖，圖3是三維磁路結(jié)構(gòu)的單相開(kāi)關(guān)磁 鏈發(fā)電機(jī)的兩個(gè)定子鐵芯的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是磁路走向圖，圖5是實(shí)施方式六的結(jié)構(gòu)示 意圖，圖6是實(shí)施方式七定子繞組的接線示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1至圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述三維磁路結(jié)構(gòu)的 單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)包括外轉(zhuǎn)子、定子和主軸3，所述定子位于主軸3和外轉(zhuǎn)子中間，并 且定子和主軸3固定不動(dòng)，其特征在于，外轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子軛l、兩排磁鋼陣列2，定子包括第 一定子鐵芯4、第二定子鐵芯5、導(dǎo)磁連接環(huán)狀鐵芯6和定子繞組7，沿主軸3的軸向方向依次 設(shè)置有第一定子鐵芯4、導(dǎo)磁連接環(huán)狀鐵芯6和第二定子鐵芯5，第一定子鐵芯4、導(dǎo)磁連接環(huán) 狀鐵芯6和第二定子鐵芯5的內(nèi)表面與主軸3的外表面固定連接，相互平行設(shè)置的第一定子鐵 芯4和第二定子鐵芯5大小相等，導(dǎo)磁連接環(huán)狀鐵芯6的左右端面分別與第一定子鐵芯4和第二 定子鐵芯5固定連接，在第一定子鐵芯4、第二定子鐵芯5和導(dǎo)磁連接環(huán)狀鐵芯6圍成的環(huán)形槽 內(nèi)設(shè)置有定子繞組7，沿第一定子鐵芯4外環(huán)面均布有P個(gè)第一定子凸極4-1，沿第二定子鐵芯 5外環(huán)面均布有P個(gè)第二定子凸極5-1， P個(gè)第一定子凸極4-1和P個(gè)第二定子凸極5-1錯(cuò)開(kāi)t /2 角度，t為定子極距，轉(zhuǎn)子軛1內(nèi)表面設(shè)置有互相平行的兩排磁鋼陣列2，磁鋼陣列2沿圓周 分別均布2P個(gè)磁極，磁鋼陣列2徑向充磁或沿徑向平行充磁， 一排磁鋼陣列2垂直于主軸3的 中心面與第一定子鐵芯4垂直于主軸3的中心面重合，且所述一排磁鋼陣列2與第一定子凸極 4-l之間留有氣隙，另一排磁鋼陣列2垂直于主軸3的中心面與第二定子鐵芯5垂直于主軸3的 中心面重合，且所述另一排磁鋼陣列2與第二定子凸極5-l之間留有氣隙，第一定子鐵芯4、 第二定子鐵芯5和兩排磁鋼陣列2的軸向中心線重合，P為大于2的正整數(shù)。本實(shí)施方式發(fā)電機(jī)為單相開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)，運(yùn)行原理為開(kāi)關(guān)磁鏈原理，即隨著外轉(zhuǎn)子在 原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，永磁磁極所產(chǎn)生的主磁通將切換其路徑，當(dāng)?shù)谝欢ㄗ油箻O4-l與一個(gè)磁 鋼陣列2的S極面正相對(duì)時(shí)，第二定子凸極5-l恰與另一磁鋼陣列2的N極面正相對(duì)，構(gòu)成閉合 磁路如圖4所示， 一個(gè)磁鋼陣列2磁極的N極面穿出磁力線一轉(zhuǎn)子軛l—另一個(gè)磁鋼陣列2磁極 的S極一從所述另一個(gè)磁鋼陣列2磁極的N極穿出一第二定子凸極5-1—第二定子鐵芯5—導(dǎo)磁 連接環(huán)狀鐵芯6—第一定子鐵芯4—第一定子凸極4-1—所述一個(gè)磁鋼陣列2磁極的S極，閉合 磁路的磁通變化，使得定子定子繞組7中的磁鏈的大小和方向均發(fā)生變化，從而產(chǎn)生交流反 電動(dòng)勢(shì)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)發(fā)電。此時(shí)磁通最大，隨著外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，第一定子凸極
4- 1與所述一個(gè)磁鋼陣列2的S極面相對(duì)重合面積越來(lái)越小，則閉合磁路的磁通越來(lái)越小，當(dāng) 第一定子凸極4-l的凸極中心與所述一個(gè)磁鋼陣列2的兩個(gè)磁極交界處正相對(duì)時(shí)，磁通為0， 輸出電流為0，外轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，第一定子凸極4-l與所述一個(gè)磁鋼陣列2的下一個(gè)磁極N極面 的重合面積逐漸增大，磁通由0開(kāi)始漸漸變大，直到第一定子凸極4-1與所述一個(gè)磁鋼陣列2 的N極面正相對(duì)，磁通又達(dá)到最大值，但是磁通方向與前述情況正好相反，此時(shí)，第二定子 凸極5-1與另一個(gè)磁鋼陣列2的S極面正相對(duì)，此時(shí)的磁通路徑為另一個(gè)磁鋼陣列2磁極的N 極面穿出磁力線一轉(zhuǎn)子軛1—一個(gè)磁鋼陣列2的S極一從所述一個(gè)磁鋼陣列2磁極的N極穿出一 第一定子凸極4-1—第一定子鐵芯4—導(dǎo)磁連接環(huán)狀鐵芯6—第二定子鐵芯5—第二定子凸極
5- 1 —所述另 一個(gè)磁鋼陣列2磁極的S極。
磁鋼陣列2采用整距磁極或短距磁極，短距磁極即各磁極間保留一定間隙。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于，定子繞組7采用集中環(huán)型 繞組，其它與實(shí)施方式一相同。
每相只存在一個(gè)軸向集中繞組，不但有利于制造與絕緣，而且繞組利用率高，繞組電阻 及電抗均大幅減小，發(fā)電機(jī)的性能得以大幅改善。同時(shí)，在定子上齒或極間不存在直接閉合 的槽漏磁磁路，從而從根本上解決了分?jǐn)?shù)槽永磁電機(jī)極數(shù)較多時(shí)漏磁過(guò)大的問(wèn)題。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于，第一定子凸極4-l的凸極 寬度a為定子極距T的0.3至0.4倍，第一定子凸極4-l和第二定子凸極5-l大小相等，其它與 實(shí)施方式一相同。
第一定子鐵芯4第二定子鐵芯5完全一樣，兩個(gè)鐵芯外圓表面均布的第一定子凸極4-l和 第二定子凸極5-l也一樣，大小相等，只是均勻相錯(cuò)分布，參見(jiàn)3所示，第二定子凸極5-l的 凸極中心線與右側(cè)相鄰的第一定子凸極4-l凸極中心線的夾角為A2，相鄰的兩個(gè)第一定子凸 極4-l凸極中心線的夾角為Al，兩個(gè)角度之間存在的關(guān)系為A1=2XA2。第一定子凸極4-l的凸極寬度a是其定子極距t的O. 3至0. 4倍，其中以O(shè). 35倍最優(yōu)。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于，第一定子鐵芯4和第二定 子鐵芯5由多個(gè)電工鋼沖片疊壓而成，導(dǎo)磁連接環(huán)狀鐵芯6由多個(gè)電工鋼片巻筒并疊壓構(gòu)成， 其它與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
五下面結(jié)合圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是基于實(shí)施方式一所述的 三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)的三維磁路結(jié)構(gòu)的兩相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)，它包 括兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)8、轉(zhuǎn)子軛連接件9、支撐環(huán)10和主軸連接件 11，兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)8的轉(zhuǎn)子軛1和轉(zhuǎn)子軛連接件9是一體件， 兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)8的主軸3和主軸連接件11是一體件，支撐環(huán)IO 的外環(huán)面與轉(zhuǎn)子軛連接件9的內(nèi)表面固定連接，支撐環(huán)10的內(nèi)環(huán)面與主軸連接件11軸承連接 ，兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)8的磁鋼陣列2沿支撐環(huán)10對(duì)稱設(shè)置，兩個(gè)三 維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)8的P個(gè)第一定子凸極4-1錯(cuò)開(kāi)t /2角度。磁鋼陣列2采 用整距磁極或短距磁極，短距磁極即各磁極間保留一定間隙。
具體實(shí)施方式
六下面結(jié)合圖1至圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式五的不同 之處在于，兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)8的定子繞組7采用集中環(huán)型繞組， 且匝數(shù)相等，其它與實(shí)施方式五相同。
本實(shí)施方式所述的兩相電機(jī)，因兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)8的第一 定子凸極4-l相互錯(cuò)開(kāi)T/2角度，呈正交繞組結(jié)構(gòu)，兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈 發(fā)電機(jī)8的定子繞組7的匝數(shù)相等，如一個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)8的定子 繞組7輸出電勢(shì)的相位為siD 9 ，則另一個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)8的定子繞 組7輸出電勢(shì)的相位為 ^，相位差為9o度，正交輸出，構(gòu)成兩相電機(jī)。
具體實(shí)施方式
七下面結(jié)合圖6說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施方式五的不同之處 在于，兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)8的定子繞組7采用集中環(huán)型繞組， 一個(gè) 三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)8的定子繞組7為N匝，且分為三部分，分別為第一 繞組L1、第二繞組L2和第三繞組L3，另一個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)8的定 子繞組7分為兩部分，分別為第四繞組L4和第五繞組L5，第一繞組L1的異名端作為C相的一端 ，第一繞組L1的同名端與第四繞組L4的異名端相連，第四繞組L4的同名端作為C相的另一端 ，第二繞組L2的同名端作為B相的一端，第二繞組L2的異名端與第五繞組L5的異名端相連， 第五繞組L5的同名端作為B相的另一端，第三繞組L3的兩端分別作為A相的兩端，
其中丄N
第一繞組L1的匝數(shù)為4 ， 丄N
第二繞組L2的匝數(shù)為4 ， iN
第三繞組L3的匝數(shù)為4 ，
第四繞組L4的匝數(shù)為4 ，
第五繞組L5的匝數(shù)為4 。 其它與實(shí)施方式五相同。
本實(shí)施方式所述的為三相開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)，與三維磁路結(jié)構(gòu)的兩相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī) 8相比，電機(jī)的主體結(jié)構(gòu)不變，只是在定子繞組7的結(jié)構(gòu)上有所不同，將一個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的 單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)8的定子繞組7總的線圈匝數(shù)為N，定子繞組7分成了三部分，分別為
丄N 丄N
Ll、 L2和L3，匝數(shù)分別為4 、 4 、以及4，后者與前兩者極性相反，另一個(gè)三維磁 路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)8的定子繞組7分成了兩部分，分別為L(zhǎng)4和L5，匝數(shù)均為
4，但極性相反，各繞組的連接關(guān)系如圖6所示，A相為正極性的第三繞組L3， B相為反極 性的第二繞組L2與正極性的第五繞組L5相串聯(lián)，C相為反極性的第一繞組L1與反極性的第四 繞組L4相串聯(lián)，A、 B、 C三相次序可以改變。
因兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)8的第一定子凸極4-l相互錯(cuò)開(kāi)t /2角度 ，呈正交繞組結(jié)構(gòu)， 一個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)8的定子繞組7輸出電勢(shì)的 相位為sin 9 ，則另一個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)8的定子繞組7輸出電勢(shì)的相 位為cose，設(shè)每匝線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幅值為e，根據(jù)兩相正交繞組相位關(guān)系，各繞組感應(yīng)電動(dòng)
勢(shì)與轉(zhuǎn)角e分別為
E￡1 = ——JV"-e.sio S
第一繞組L1: 2
Ei2 =__iV-e-siD 6
第二繞組L2: 2 第三繞組L3: Eu^V-e-sine
第四繞組L4: " 2
Ei4 =———A/".e-cos^
第五繞組L5: 2
10根據(jù)圖6所示的繞組連接圖，A、 B、 C三相的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可以表示為 A相J
& =」-V. "D " ^ COS 0 = Y. 。- SJD(0 -
B相 2 2 3
C相 2 2 3
因此就形成了對(duì)稱的三相正弦電輸出。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與實(shí)施方式五的不同之處在于，第一定子凸極4-l的凸極 寬度a為定子極距T的0.3至0.4倍，第一定子凸極4-l和第二定子凸極5-l大小相等，其它與 實(shí)施方式五相同。
兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)8中的第一定子鐵芯4、第二定子鐵芯5完 全一樣，兩個(gè)鐵芯外圓表面均布的第一定子凸極4-l和第二定子凸極5-l也一樣，大小相等， 只是均勻相錯(cuò)分布，參見(jiàn)3所示，第二定子凸極5-l的凸極中心線與右側(cè)相鄰的第一定子凸極 4-l凸極中心線的夾角為A2，相鄰的兩個(gè)第一定子凸極4-l凸極中心線的夾角為Al，兩個(gè)角度 之間存在的關(guān)系為A1=2XA2。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與實(shí)施方式五的不同之處在于，第一定子鐵芯4和第二定 子鐵芯5由多個(gè)電工鋼沖片疊壓而成，導(dǎo)磁連接環(huán)狀鐵芯6由多個(gè)電工鋼片巻筒并疊壓構(gòu)成， 其它與實(shí)施方式五相同。
權(quán)利要求
1.三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)，它包括外轉(zhuǎn)子、定子和主軸(3)，所述定子位于主軸(3)和外轉(zhuǎn)子中間，并且定子和主軸(3)固定不動(dòng)，其特征在于，外轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子軛(1)、兩排磁鋼陣列(2)，定子包括第一定子鐵芯(4)、第二定子鐵芯(5)、導(dǎo)磁連接環(huán)狀鐵芯(6)和定子繞組(7)，沿主軸(3)的軸向方向依次設(shè)置有第一定子鐵芯(4)、導(dǎo)磁連接環(huán)狀鐵芯(6)和第二定子鐵芯(5)，第一定子鐵芯(4)、導(dǎo)磁連接環(huán)狀鐵芯(6)和第二定子鐵芯(5)的內(nèi)表面與主軸(3)的外表面固定連接，相互平行設(shè)置的第一定子鐵芯(4)和第二定子鐵芯(5)大小相等，導(dǎo)磁連接環(huán)狀鐵芯(6)的左右端面分別與第一定子鐵芯(4)和第二定子鐵芯(5)固定連接，在第一定子鐵芯(4)、第二定子鐵芯(5)和導(dǎo)磁連接環(huán)狀鐵芯(6)圍成的環(huán)形槽內(nèi)設(shè)置有定子繞組(7)，沿第一定子鐵芯(4)外環(huán)面均布有P個(gè)第一定子凸極(4-1)，沿第二定子鐵芯(5)外環(huán)面均布有P個(gè)第二定子凸極(5-1)，P個(gè)第一定子凸極(4-1)和P個(gè)第二定子凸極(5-1)錯(cuò)開(kāi)τ/2角度，τ為定子極距，轉(zhuǎn)子軛(1)內(nèi)表面設(shè)置有互相平行的兩排磁鋼陣列(2)，磁鋼陣列(2)沿圓周分別均布2P個(gè)磁極，磁鋼陣列(2)徑向充磁或沿徑向平行充磁，一排磁鋼陣列(2)垂直于主軸(3)的中心面與第一定子鐵芯(4)垂直于主軸(3)的中心面重合，且所述一排磁鋼陣列(2)與第一定子凸極(4-1)之間留有氣隙，另一排磁鋼陣列(2)垂直于主軸(3)的中心面與第二定子鐵芯(5)垂直于主軸(3)的中心面重合，且所述另一排磁鋼陣列(2)與第二定子凸極(5-1)之間留有氣隙，第一定子鐵芯(4)、第二定子鐵芯(5)和兩排磁鋼陣列(2)的軸向中心線重合，P為大于2的正整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)， 其特征在于，定子繞組(7)采用集中環(huán)型繞組。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)， 其特征在于，第一定子凸極(4-1)的凸極寬度a為定子極距T的0.3至0.4倍，第一定子凸極 (4-1)和第二定子凸極(5-1)大小相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)，其特征在于，第一定子鐵芯(4)和第二定子鐵芯(5)由多個(gè)電工鋼沖片疊壓而成，導(dǎo)磁連 接環(huán)狀鐵芯(6)由多個(gè)電工鋼片巻筒并疊壓構(gòu)成。
5.基于權(quán)利要求l所述的三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)的 三維磁路結(jié)構(gòu)的兩相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)，其特征在于，它包括兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永 磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)(8)、轉(zhuǎn)子軛連接件(9)、支撐環(huán)(10)和主軸連接件(11)，兩個(gè)三 維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)(8)的轉(zhuǎn)子軛(1)和轉(zhuǎn)子軛連接件(9)是一體件 ，兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)(8)的主軸(3)和主軸連接件(11)是一 體件，支撐環(huán)(10)的外環(huán)面與轉(zhuǎn)子軛連接件(9)的內(nèi)表面固定連接，支撐環(huán)(10)的內(nèi) 環(huán)面與主軸連接件(11)軸承連接，兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)(8)的 磁鋼陣列(2)沿支撐環(huán)(10)對(duì)稱設(shè)置，兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)( 8)的P個(gè)第一定子凸極(4-1)錯(cuò)開(kāi)T/2角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維磁路結(jié)構(gòu)的兩相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)， 其特征在于，兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)(8)的定子繞組(7)采用集中 環(huán)型繞組，且匝數(shù)相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維磁路結(jié)構(gòu)的兩相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)， 其特征在于，兩個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)(8)的定子繞組(7)采用集中 環(huán)型繞組， 一個(gè)三維磁路結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)(8)的定子繞組(7)為N匝，且 分為三部分，分別為第一繞組(Ll)、第二繞組(L2)和第三繞組(L3)，另一個(gè)三維磁路 結(jié)構(gòu)的單相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)(8)的定子繞組(7)分為兩部分，分別為第四繞組(L4) 和第五繞組(L5)，第一繞組(Ll)的異名端作為C相的一端，第一繞組(Ll)的同名端與第四繞組(L4) 的異名端相連，第四繞組(L4)的同名端作為C相的另一端，第二繞組(L2)的同名端作為B相的一端，第二繞組(L2)的異名端與第五繞組(L5) 的異名端相連，第五繞組(L5)的同名端作為B相的另一端，第三繞組(L3)的兩端分別作為A相的兩端，其中丄N第一繞組(Ll)的匝數(shù)為4 ，丄N第二繞組(L2)的匝數(shù)為4 ，第三繞組(L3)的匝數(shù)為4 ，第四繞組(L4)的匝數(shù)為4 ，第五繞組(L5)的匝數(shù)為4，其中N為正整數(shù)。
8 根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維磁路結(jié)構(gòu)的兩相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)， 其特征在于，第一定子凸極(4-1)的凸極寬度a為定子極距T的0.3至0.4倍，第一定子凸極 (4-1)和第二定子凸極(5-1)大小相等。
9 根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維磁路結(jié)構(gòu)的兩相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)， 其特征在于，第一定子鐵芯(4)和第二定子鐵芯(5)由多個(gè)電工鋼沖片疊壓而成，導(dǎo)磁連 接環(huán)狀鐵芯(6)由多個(gè)電工鋼片巻筒并疊壓構(gòu)成。
全文摘要
三維磁路結(jié)構(gòu)的永磁開(kāi)關(guān)磁鏈發(fā)電機(jī)，屬于電機(jī)領(lǐng)域，本發(fā)明是為了解決低速永磁發(fā)電機(jī)隨著功率等級(jí)的增加，功率密度低、繞組結(jié)構(gòu)復(fù)雜、絕緣不易制造等問(wèn)題。本發(fā)明單相電機(jī)方案沿主軸外表面軸向方向設(shè)置兩個(gè)定子鐵芯，中間用導(dǎo)磁連接環(huán)狀鐵芯連接，形成的環(huán)形槽內(nèi)設(shè)置定子繞組，兩個(gè)定子鐵芯上的凸極相互錯(cuò)開(kāi)半個(gè)定子極距，外轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子軛及其內(nèi)表面設(shè)置的兩排磁鋼陣列組成，一排磁鋼陣列分別與一個(gè)定子鐵芯處于同一平面內(nèi)，兩個(gè)定子鐵芯和兩排磁鋼陣列的軸向中心線重合；本發(fā)明兩相電機(jī)由上述兩個(gè)單相電機(jī)及轉(zhuǎn)子軛連接件、支撐環(huán)和主軸連接件構(gòu)成，兩個(gè)單相電機(jī)呈正交繞組結(jié)構(gòu)。在兩相電機(jī)的基礎(chǔ)上，通過(guò)繞組匝數(shù)分配及連接，可以構(gòu)成三相電機(jī)。
文檔編號(hào)H02K21/12GK101626186SQ200910306059
公開(kāi)日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月25日
發(fā)明者吳鳳江, 力 孫, 孫立志, 克 趙 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)