[发明专利]外转子横向磁场磁通反向永磁发电机

说明书

本发明属于电机技术领域，涉及一种外转子横向磁场磁通反向永磁发电机。它包括外转子、内定子、内轴、环形绕组、轴承、和端盖。外转子包含n个长方体转子铁心，内定子包含2n个U型定子铁心，n为大于等于1的自然数；环形绕组延圆周方向绕在U型铁心的中间空间内；内定子U型铁心的2个侧铁心V型槽内插入永磁体，V型槽内侧两块永磁体充磁方向相同形成磁极，U型铁心2个侧铁心磁极方向相反；沿圆周方向相邻的两个定子U型铁心，同一侧铁心的磁极方向相反。本发明在保留横向磁场电机低速大力矩特点的基础上，发电机转矩密度可以进一步提高，而且实现了横向磁场电机便于大规模批量生产。

技术领域

本发明属于电机领域，涉及一种外转子横向磁场磁通反向永磁发电机。

背景技术

随着经济快速发展和人民生活水平的提高，我国对能源的需要不断提高。然而，传统化石能源利用的成本却越来越高。因此，新能源的发展对我国来说更显迫切和重要。我国在新能源和可再生能源的开发利用方面已经取得显著进展，技术水平有了很大提高。太阳能和风能产业化已初具规模，生物质能、核能、地热能、氢能、海洋能等新能源发展潜力巨大，近年来得到较大发展。

风能和海洋能（潮汐能或波浪能）是新能源当中的重要组成部分，由于风和海洋（潮汐或波浪）的运动速度低，这两种能量的利用都需要低速发电机将机械能转化为电能。这种发电机的转速较低，为几十转每分钟到几百转每分钟。而且发电机向负载供电时，发电机需要向原动机输出很大的制动转矩，根据电机的尺寸公式，该类发电机需要较大的体积或重量，才能实现上述要求。因此，风能和海洋能发电机的一个重要问题就是提升发电机的转矩密度问题，即在有限的尺寸或重量下，尽量提升发电机的输出转矩。

横向磁场永磁电机具有低速特性好、转矩密度高等特点，在电动车、全电舰船等低速、大转矩直驱领域得到初步应用。横向磁场永磁电机最显著的特点是绕组截面的配置与磁路结构不在同一平面内。电负荷和磁负荷不存在相互制约关系，可以独立选取，便于实现高转矩密度。目前横向磁通永磁电机报道的转矩密度可达100kNm/m³~150kNm/m³。可见，横向磁场永磁电机适合应用在风能发电和海洋能发电。但是，横向磁通电机存在一个较大的缺点是制造困难，不利于大规模批量生产。

发明内容

本发明提出了一种横向磁场永磁发电机结构，通过在定子铁心上加入永磁体实现电机的磁通反向运行。这样在保留横向磁场电机低速大力矩特点的基础上，实现了横向磁场电机便于大规模批量生产。而且，因为采用外转子结构，该发电机的转矩密度得到了进一步提高。风能发电和海洋能发电装置安装位置附近都有旋转部件，采用外转子结构并不会给装配带来额外的复杂性。

本发明通过下述技术方案实现。

外转子横向磁场磁通反向永磁发电机，包括外转子（1）、内定子（2）、内轴（3）、环形绕组（4）、轴承（5）、和端盖（6）。外转子（1）包含n个长方体转子铁心（8），内定子（2）包含2n个U型定子铁心（10），n为大于等于1的自然数；环形绕组（4）延圆周方向绕在U型铁心（10）的中间空间内；内定子U型铁心（10）的2个侧铁心（11）V型槽内插入永磁体（13），V型槽内侧两块永磁体（13）充磁方向相同形成磁极，U型铁心2个侧铁心（11）磁极方向相反；沿圆周方向相邻的两个定子U型铁心（10），同一侧铁心的磁极方向相反。

转子铁心（8）由矩形硅钢片沿圆周方向叠成。定子U型铁心（10）由三部分组成，2个侧铁心（11）由硅钢片沿轴向叠成，气隙一侧呈圆弧形；连接2个侧铁心（11）的中间铁心（12）由硅钢片沿圆周方向叠成。n个转子铁心（8）与机壳（7）焊接成一体形成外转子（1）。2n个定子U型铁心（10）与定子支撑（9）焊接成一体形成内定子（2）。

转子铁心（8）和定子铁心（10）都可以由软磁复合材料直接成型。n个转子铁心（8）与机壳（7）焊接成一体形成外转子，2n个定子U型铁心（10）与定子支撑（9）焊接成一体形成内定子。