[发明专利]多中心无铁芯线圈的永磁电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种多中心无铁芯线圈的永磁电机，属于新能源或节能电机技术领域，特别涉及一种可以作为风力发电机的高效率无铁芯线圈的永磁电机。

背景技术

在现有技术中，盘式无铁芯永磁发电机普遍存在着电机直径大，转速高，发电效率低的问题；例如日本JP2007-336784A和JP2007-336783A中分别公开了一种永磁发电机，其不足之处在于：由于受径向圆面积的限制，制作较大功率的多极、低转速、较高电压、频率的发电机时，电机直径会设计的很大，才能满足设置永磁体和无铁芯线圈所需要的径向面积，而且结构比较复杂，体积大、生产成本高，所以在实际应用中很难推广。

发明内容

针对上述问题和缺陷，本发明的技术方案为：

一种多中心无铁芯线圈的永磁电机，由若干块永磁体3，沿圆周分别固定在第一动盘1、第二动盘101内侧，或×个中动盘2的两面，n个静盘8固定在主轴5上，其中，1个静盘时，位于第一动盘1、第二动盘101两个动盘形成的间隙中；n个静盘时，按第一动盘1--静盘8--中动盘2--静盘8……第二动盘101的顺序叠加组合固定在主轴5上，每个动盘与静盘之间分别设有气隙10，主轴5由第一动盘1、第二动盘101或x个中动盘2中的轴承4支承，外围侧卡接或用螺丝固定，构成外转子旋转，其中x或n为自然数；每个静盘8内设置定子绕组9，或者选择其中1个静盘的绕组旁设置霍尔元件11，导线7分别连接定子绕组9，或霍尔元件11，通过主轴5内的风道管路引出，备置与控制器连接；特征是：所述定子绕组9，是根据永磁体3的长度，每极由漆包线或粘漆包线绕制成2+y个中心线圈横向并列的线圈片，24个或24+e个线圈片串联为1层，1层一相，三相电机为3层或3k层，3k层时，将多层绕组并联连接成三相；其中y、e、K为自然数，按电相角均匀分布固定在静盘的圆面积内，通过改变每极中2+y个线圈片的串联或并联的连接方式以扩展所需电压或电流的适应范围，增加了每对磁极2+y倍的线圈匝数和感应磁通量，突破了传统的一对磁极配一个中心线圈的界限，使同等直径的电机输出功率提高了2+y倍；相当于扩大了2+y倍的径向圆面积，给于制作较大功率的多极、低速、较高电压、频率的电机创造了有利条件；而且，作为风力发电机时，定子绕组9容易与控制器内的单片机系统兼容，由于自然界风速瞬息万变，当风速增强时，推动风轮旋转使发电机转速上升超常时，霍尔元件11将转速信号通过导线7传替给外接的控制器，经过控制器内的单片机系统运算处理后，指令控制器根据自然界的风速自动调节输出电流的大小，所产生在负载中的不同磁场滞阻来稳定转速范围，当风速进入高速危险区域，或者需要紧急停止时，侧自动或手动控制，选择切换n个静盘8中的定子绕组9作为限速止动绕组，由发电切换成限速功能，通过控制n个静盘8的数量和输入到定子绕组9中的电流大小强度来自动限制转速，直至电机停止转动；如果风速减小，转速下降至安全区域时，则自动切换n个静盘8中的定子绕组9恢复为发电绕组，使发电机平滑地运转在设定的转速范围内工作，确保运行安全。

所述定子绕组9为无铁芯线圈，由：漆包线或粘漆包线绕制成单个圆形、方形、扇形、多边形或梯形体的线圈，2+y个线圈横向并列组成1个线圈片，将24或24+e个线圈片串联或复式连接成1层圆环形的线圈片绕组，或者直接绕制成24或24+e个线圈片串联的1层圆环形的线圈片绕组，三相电机设有3层或3k层，按电相角均匀分布固定在静盘8的圆面积内，三相绕组的头、尾端连接成Y或△形后，由导线7引出。

所述静盘8为1个或n个，由绝缘体材料，或金属轴套结合绝缘体材料制成盘形框架，设在框架中心的金属轴套供主轴5穿过固定，框架的圆面积内设置定子绕组9，或者，将绕制成型的定子绕组9放入专用的注塑模具内，连同金属轴套或主轴直接压制成静盘8；导线7连接定子绕组9，通过主轴内的管路引出机外，备置与控制器连接；其中，静盘可以制成一个静盘设置1层圆环形线圈片绕组的单相静盘8，再将3个单相静盘8按120°电相角固定在主轴上，构成三相电机的定子绕组9；或者，在静盘8中设置3层或3k层圆环形线圈片绕组，组成具有三相电机定子绕组9的三相静盘8。

所述动盘分第一动盘1、第二动盘101、中动盘2三种，由金属、导磁材料制成，中心设有轴承4，内壁设置永磁体3，中动盘2为1个或×个叠加组合，通过轴承4固定在主轴5上，可以根据功率需要增加主轴5上的中动盘2和静盘8的数量，以扩大电机的输出功率。