[实用新型]永磁同步发电机

说明书

本实用新型涉及一种永磁同步发电机。

目前市场上虽有与本实用新型用途相似的发电机，但由于其结构上的缺点和不足，使得产品效率低、适用转速范围小、成本高。这些都在一定程度上限制了该类电机的大范围使用和推广。

本实用新型的目的是提供一种利用风力、水力、畜力或人力等动力发电的小型或微型发电机，使其成本低、效率高，适用于较宽的转速范围，籍以改进现有技术的不足。

概括地说，本实用新型是根据产品的使用特点，通过对发电机定转子的优化设计达到上述目的的。

本实用新型是旋转磁极式，其转子上装有永磁材料，该永磁材料的特点是具有较高的矫顽力，并且价格低廉，但相对于如钕铁硼一类高性能稀土永磁材料，其剩磁较低。在这一类永磁材料中，具有代表性的是铁氧体永磁材料。

本实用新型所述的发电机基于它独特的运行环境和条件，要求电机特性要软，适应工作转速范围广，根据电磁理论，切割磁场的运动导体感应电势正比于导体运动速度、磁通密度和导体长度。而提高电势与电阻压降之比可以提高电机效率。对于一定转速的发电机而言，达到该目的的主要途径就是取得较高的气隙磁密。显而易见，由于所使用的永磁材料的剩磁较低，如果采用普通电机的径向磁极结构方式，其磁密低、产品体积大、材料用量多，效率也低。为此，本实用新型中采取两项措施提高发电机的气隙磁密。其一，磁极为切向磁化结构。即把一定数量的磁体安装在转子上做成隐极磁极，并且磁化方向为切向。其二，转子上的磁极长度比定子的电枢铁芯长。采取上述两项措施，都可使磁通密集而达到增大气隙磁密的效果。设转子长与定子铁芯长之比的系数为K₁，不同功率和转速的发电机，K₁的值有所变化，一般K₁的值为1.5～2.5之间。

本实用新型永磁同步发电机磁极的极数是基于优化设计而考虑的。通过反复试验和理论推导表明，对于不同型号的发电机其磁极极对数最佳方案皆为四，即为八极。

本实用新型的定子电枢铁芯的槽数随不同规格发电机而有所变化。但定子电枢铁芯的槽数必须是绕组相数的倍数，同时又是奇数。对于三相电机，应间于21槽到51槽之间。作为本实用新型的具体实施例，三相发电机，50瓦为21槽，100瓦为27槽，500瓦为45槽。

下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。

图1本实用新型的转子截面示意图；

图2本实用新型定、转子配合轴向截面示意图。

附图说明：（1）切向磁化结构磁体、（2）转子铁芯、（3）轴、（4）非导磁性材料、（5）机座、（6）定子电枢铁芯、（7）转子、（8）绕组端部。

参照图1，非导磁材料（4）可以是铅、铜、无纬绑扎带等各种非导磁材料，铁芯（2）与非导磁材料（4）之间用粘接剂粘接。切向磁化结构磁体（1）是粘接在转子铁芯（2）上并做成隐极磁极。

如图2所示，转子（7）轴向长度要比安装在机座（5）上的定子电枢铁芯（6）长。

从图1和图2可见，只要选择适当的极对数，并使转子（7）轴向长适当大于定子铁芯（6）轴向长，则可以把较小的磁体内磁通密度密集为较大的气隙磁密。没磁体侧面积与空气隙面积之比为挤压比，对于图中所示类型转子，其挤压比可达3－6。事实上，气隙磁密等于挤压比与漏磁系数之比和磁体内磁密之积。提高挤压比，控制漏磁，就可以在磁钢内磁密不变的基础上得到较高的气隙磁密。

从图1和图2中还可以看出，起密集磁通作用的转子铁芯刚好填充在磁体的空间。如果轴向长不超过绕组端部（8）太多，那么铁芯即不另占径向尺寸，也不多占轴向空间。