[发明专利]发电机和风力发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及发电机和风力发电系统，尤其涉及具有线圈以及卷绕线圈的槽的发电机和风力发电系统。

背景技术

以往，例如在日本特开平7-143697号公报中公开了具有线圈和卷绕线圈的槽的发电机。

在上述日本特开平7-143697号公报中，公开了具有线圈和卷绕线圈的槽的三相电枢线圈(发电机)。在该三相电枢线圈中，设置有四极磁铁和48个槽。由此，每极每相槽数q(＝槽数/(相数×极数))为4(＝48/(3×4)(整数))。在这里，每极每相槽数q是表示一极一相的槽数的参数，表示为了制作一个极而需要的槽数。

另一方面，众所周知，在低速的发电机中，为了增大感应出的电压的频率，需要增加极数。在将上述现有的每极每相槽数q为整数的结构应用于这样的低速发电机的情况下，存在有这样的问题：在增加极数时，如果将每极每相槽数q维持为相同的值，则槽数也要相应地增加，因此，形成槽的冲压工序数会增加。于是，在现有技术中，为了抑制这样的问题，提出了每极每相槽数q被设为分数的发电机。这样，通过将每极每相槽数q设为分数，由此，即使将每极每相槽数q维持为相同的值而增加极数，与每极每相槽数q为整数的情况相比，也能够抑制槽数增加。

然而，即使在应用了分数的每极每相槽数q的情况下，仍具有这样的问题：如果每极每相槽数q变小，则槽数变小，感应电压的失真(相对于正弦波的失真)变大。另一方面，如果每极每相槽数q变大，则槽数变大，每一个槽的截面积变小，因此，设置在槽内的绝缘膜的比例变大。所以，可插入槽内的线圈的截面积变小，因此，具有铜耗(因线圈的电阻而损失的能量)相应地变大的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而完成的，本发明的目的之一在于：提供能够减小感应电压的波形的失真并且能够抑制线圈的铜耗变大的发电机和风力发电系统。

为了达到上述目的，本申请的发明人精心地进行了研究，结果发现：只要将每极每相槽数q设定在1＜q≤3/2的范围内，即可达到上述目的。即，本发明的第一方面的发电机具有：设置有永久磁铁的转子铁芯；定子铁芯，其被配置成在半径方向上与转子铁芯相对，并且设置有多个槽；卷绕在定子铁芯的槽中的线圈，其中，每极每相槽数q是满足1＜q≤3/2的分数，每极每相槽数q是用槽的数量除以永久磁铁的极数和电压的相数而得的值。

即，本申请的发明人发现：在每极每相槽数q小于1(q＜1)的情况下，槽数变小，所以感应电压波形相对于正弦波的失真变大。另外，在每极每相槽数q大于3/2(q＞3/2)的情况下，槽数变大，所以感应电压波形相对于正弦波的失真变小，另一方面，槽数变大将导致每一个槽的截面积变小。因此，设置在槽内的绝缘膜的比例变大，所以可插入线圈的面积相应地减小。其结果是发现了以下情况：在每极每相槽数q大于3/2的情况下，铜耗变大。另外，还发现：为了将卷绕线圈的槽的间距形成为与铜耗较小的、每极每相槽数q为1时(4间距)相同的程度、并且将失真减小到比每极每相槽数q为3时的波形的失真小，每极每相槽数q需要是满足1＜q≤3/2的分数。根据这些发现，本申请的发明人得到了要将每极每相槽数q构成为满足1＜q≤3/2的分数的发现。由此，能够抑制感应电压波形相对于正弦波的失真变大，并且能够抑制铜耗变大。并且，通过后面叙述的由本申请的发明人进行的仿真，已经确认到如下情况：通过将每极每相槽数q构成为满足1＜q≤3/2的分数，能够抑制感应电压波形相对于正弦波的失真变大，并且能够抑制铜耗变大。

本发明的第二方面的风力发电系统具有发电机和与发电机的旋转轴连接的叶片，发电机包括：设置有永久磁铁的转子铁芯；定子铁芯，其被配置成在半径方向上与转子铁芯相对，并且设置有多个槽；以及卷绕在定子铁芯的槽中的线圈，其中，每极每相槽数q是满足1＜q≤3/2的分数，每极每相槽数q是用槽的数量除以永久磁铁的极数和电压的相数而得的值。

在该第二方面的风力发电系统中，能够得到如下风力发电系统：通过如上所述地将每极每相槽数q构成为满足1＜q≤3/2的分数，能够抑制感应电压波形相对于正弦波的失真变大，并且能够抑制铜耗变大。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的风力发电系统的整体结构的图。

图2是本发明的一个实施方式的风力发电系统的发电机的平面图。

图3是本发明的一个实施方式的发电机的定子铁芯的放大图。

图4是本发明的一个实施方式的发电机的永久磁铁的放大图。

图5是示出本发明的一个实施方式的发电机的线圈在槽中的配置的图。