[发明专利]环形微风发电机

说明书

技术领域

本发明属于交流同步电机领域，具体地说，是提出一种无槽的永磁同步发电机结构。

背景技术

在风力发电领域，发电机是将机械能转变为电能的、必不可少的机电能量转换装置。为了获得更多的风能，特别是也能利用微风的能量发电，发电机必须具有很小的起动阻力矩，但是现有的小型风力发电机广泛采用永磁转子结构、定子采用“齿槽结构”的电枢，即利用齿来引导磁流，利用线槽来安放绕组，并与齿交链，在运动中产生感应电压。齿槽结构的存在会引起齿槽转矩，它是由转子的永磁体磁场同定子铁心的齿槽相互作用，在圆周方向形成的阻力矩。此阻力矩与定子的电流无关，它总是试图将转子定位在某些位置上。齿槽结构还会产生齿谐波和相关的能量损耗，降低发电机的效率。正因为风力发电机需由永磁体产生磁场，而磁场引起的齿槽转矩极大地增加了启动的阻力，因此无法在微风中启动发电。

发明内容

本发明的发电机是通过取消定子铁芯上的齿槽来消除齿槽阻力，实现微风起动的，环形微风发电机由转子体(1)、定子体(2)和电机壳体(3)组成，转子体上有转子轴(11)和永磁体(12)，电机壳体(3)上有二个端盖，其特征为，定子体(2)为一无内圆槽但带有至少三个外凸齿(22)的环形体铁芯，且有多个电枢绕组(21)分段布置，穿绕在该环形体铁芯上。

通过本发明的上述改进，取消了定子铁芯内环上的齿和槽，转子随便转到什么位置，磁阻都一样大，磁力线没有变化，齿槽阻力为零，效果是很明显的；由于无齿槽结构，齿谐波和齿部磁场挠动产生的能量损耗也同时降低至零，发电机效率有所提高。

附图说明

图1为本发明的带外凸齿的环形微风发电机结构的径向剖面示意图。

图2为本发明的带垫块的环形微风发电机结构的径向剖面示意图。

具体实施方式

在图1中可以看出，本发明的发电机由转子体、定子体和电机壳体三大部分所组成，转子体上有转子轴和永磁体，电机壳体上有端盖，这与现有传统发电机是相同的。但本发明的定子铁芯却是无槽结构，正因为没有线槽，所以电枢绕组就无法安放在原有电机特设的定子槽内，为此，只得将绕组穿绕在该环形体铁芯上。故本发明的发电机就有环形发电机的结构名称。

由于环形发电机的外环上也有绕组的一个边，就必须在环的外缘增加若干个外凸齿，定子铁芯可以靠这些外凸齿与电机壳体紧固地连接和定位，以使转子施加于定子的力矩传递到机壳上，同时，外凸齿也起到了支承和定位作用，避免了绕组的外缘与电机壳体相碰，外凸齿与电机壳体间形成的间隙有利于空气流通散热。

外凸齿也可以用垫块来代替，这样一来，定子铁芯就成为纯环形，模具简单、冲制方便、材料节约，有利于降低发电机的制造成本。垫块应该采用非导磁性材料，特别是当电机壳体是铁磁性材料时，如果采用导磁性垫块，磁极就有可能通过电机壳体产生漏磁，垫块方案必须解决好定子轴的定位问题。

本发明的发电机绕组的个数N，与转子磁极极对数2p间有着一定的关系。当N＝2p，且绕组沿环形圆周均匀分布时，绕组产生的交流感应电压的相位或者相同或者相反，绕组可以通过串联或并联输出单相交流电压，这时的环形发电机就是一台单相发电机。

很明显，当N＝4p或N＝6p时，可以得到二相或三相发电机。

当N＝2p*m(m为正整数)，当把相同(或相反)相位绕组按规则连接，则本发明的发电机就成为一台m相的多相发电机。

由于电枢绕组(21)的一个边在定转子的气隙中，为避免转子体擦碰绕组，所以本发明的发电机的电磁气隙比传统发电机大，会使气隙磁场强度B降低，为此可以采用钕铁硼超强永磁体，可以保证环形铁芯中足够的B值，和保证发电机较高的额定功率。