CN204465249U - 垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机 - Google Patents
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Abstract
一种垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机，属于清洁能源技术领域；由主轴分别通过轴承连接第二端盖和第三端盖，设在两端盖中间的定子绕组与第一永磁块、第二永磁块之间留有气隙，第二端盖外圆设防尘套、内圆设太阳齿轮，太阳齿轮与固定在主轴上的行星架下端设置的行星齿轮齿合，行星齿轮另一侧与设在第一端盖下端的齿圈齿合构成，特征是：行星齿轮***直接浸置在润滑油中运行，降低齿轮摩擦噪声，提高冷却系数和使用寿命，同时将外转子发电机与行星齿轮增速器融于一体，不仅减少发电机重量和体积，提高发电机转速，增强发电效果，而且在主轴上端可安装中心点避雷装置，首创构成垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机的先例。
Description
技术领域
本发明涉及一种垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机，属于清洁能源风力发电设备技术领域。
背景技术
现有技术的风力发电机由一个输入轴通过变速齿轮箱传动输出轴组成，不足之处在于增速器外壳必须与发电机定子壳体固定后才能工作，只能与内转子主轴连接的普通发电机配套使用，不能与外转子式的发电机、电动机配套使用，无法发挥永磁无铁芯线圈外转子发电机或其它外转子发电机的优越性；也不能设置中心点避雷装置来确保风力发电机定子绕组的运行安全。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，开发一种新颖的垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机来实现，本设计的技术方案为：
一种垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机：主轴2下端通过第四轴承501连接第三端盖5，第三端盖内设第二导磁盘503，导磁盘面上固定一圈第二永磁块504，永磁块的上面设有固定在主轴2上的定子6，定子6的上面设置通过第三轴承401与主轴2连接的第二端盖4，第二端盖内设有与第三端盖数量相同，磁极配对的第一导磁盘403、第一永磁块404，定子6中的定子绕组601设在第一永磁块404和第二永磁块504中间并各自留有气隙，第二端盖4外圆设防尘套402、内圆设太阳齿轮406，太阳齿轮406与固定在主轴2上的行星架3下端设置的X个行星齿轮302齿合，X个行星齿轮的另一侧齿轮与设置在主轴2上端的第一端盖1下端设置的内齿圈102齿合构成，导线7连接定子绕组601以后通过主轴内管路203引出机外，其中X为≥2的自然数； 特征是：第二端盖4上端的太阳齿轮406为垂直轴外转子行星齿轮增速器的输出齿轮，第二端盖4下端的第一导磁盘403、第一永磁块404为永磁无铁芯线圈发电机的上端盖，不仅一件两用，而且，第二端盖4的外圆与防尘套402连接以后构成储液器，使行星齿轮***直接浸置在润滑油8中运行，降低齿轮摩擦噪声，提高冷却系数和使用寿命，将外转子发电机与行星齿轮增速器融于一体，提高发电机转速，增强发电效果，而且主轴2上端可供设置中心点避雷装置206，首创构成垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机的先例。
所述垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机的主轴2，由圆钢加工制成上细下粗的圆塔形状，上端设螺孔202供外接固定中心点避雷装置206使用，中端设键槽201供行星架3固定，未端设螺口或键槽供与发电机底座架体连接，主轴2内设管路203供导线7连接定子绕组601以后引出机外；主轴2外径设有可供行星架3、定子6、第一轴承101、第三轴承401、第四轴承501、分别固定的各凸挡靠山，以精确控制并且固定上述各部件的定位尺寸。
所述第一端盖1由金属或塑料制成，中心圆孔上设轴承101，轴承上设防尘圈或油封103，下端设置内齿圈102，第一端盖上端面设C个输入端螺孔104供安装外接传动部件使用，制作功率1000W以上的发电机时，端盖外壳端面设加强筋，其中，C为≥6的自然数。
所述第三端盖5和第二端盖4或叠加端盖41由金属材料制成，第三端盖外圆端面圆环卡口与第二端盖4、第一端盖1外圆端面圆环卡口连接以后通过R个螺栓固定，端盖内端面设固定第一导磁盘403或第二导磁盘503的Y个螺栓502，第三端盖5上设C个输出端螺孔505供安装外接传动部件使用，制作功率1000W以上的发电机时，端盖外壳端面各设加强筋，其中，R，Y，C为≥6的自然数。
所述行星架3由金属材料制成圆盘形状，行星架中心开孔并设平键201供主轴2通过后固定，行星架3下端设置的X个行星齿轮302，每个行星齿轮302中心各自设置第二轴承301，通过短轴303由螺栓固定或铆压固定在行星架3下端，其中X为≥2的自然数。
所述内齿圈102、行星齿轮302、太阳齿轮406构成的行星齿轮***，其齿轮为斜齿轮或直齿轮齿合传动，根据增速器要求的输出功率大小和速比高低，适当选择齿轮厚度、齿轮直径和齿码，以及予以配套的整机各部件的大小尺寸来实现。
所述外转子中的第一永磁块404和第二永磁块504为稀土釹铁硼永磁或钐钴永磁或铝镍钴永磁体，制成方形体、环式扇形体、椭圆形体或梯形体，第一永磁块404或第二永磁块504各自由F个永磁块组成一组，其中F为≥8的自然数，永磁块的磁场极性：按S-N-S-N……S的顺序圆形排列；或者按S-N-导磁块-N-S-导磁块-S-N-导磁块-N-S……S的顺序圆形排列，固定在第一导磁盘403或第二导磁盘503上，每两块永磁体中间设间隙或导磁凸子。
所述定子6由绝缘体材料或金属轴套结合绝缘体材料制成盘形框架，设在盘形框架中心的金属轴套供主轴2穿过固定，框架的圆面积内设置定子绕组601；或者将绕制成型的定子绕组后放入专用的注塑模具内，连同金属轴套或主轴直接注塑压制成盘形的定子6；导线7连接定子绕组通过主轴内的管路203引出机外，备置与控制器连接；其中，定子6为三相发电机漆包线线圈绕组，绕组内可选择设置热敏电阻或霍尔元件或限流电阻，供温度传感、转速检测或过电流保护和单片机***或自动跟踪控制***的控制器配套使用。
所述定子6中的定子绕组601设在第一永磁块504和第四永磁块416中间，定子绕组和永磁块之间，并各自留有气隙，其中气隙的宽度，需根据发电机功 率大小设定，选择为0.2mm～5mm范围，气隙越小，则越利于提高发电机的输出效率。
所述润滑油8为机油、冷冻油、牛油或冷却液，根据不同使用地区，按热带、亚热带、寒带地区气温适当选择使用，其中，防尘套402上设置的溢流孔407，起注油和油位限制及检测作用。
所述主轴2上端可安装中心点避雷装置206为：通过主轴2上的备用螺孔202，螺栓固定或焊接固定金属棒或不锈钢管204，金属棒或不锈钢管204上端穿出风轮立管901上的风力发电风轮9，在金属棒或不锈钢管204上设置尼龙或塑料轴承或者带绝缘套的绝缘轴承205，绝缘轴承205外圆与风轮立管901内壁连接，金属棒或不锈钢管204顶端与设有金属防雨罩和避雷针组成的避雷装置206固定，利用主轴2与风力发电机金属机架固定以后的良好导电性能，直接连接国家标准规范的接地线或接地网；设置成功后的中心点避雷装置为不动体，屹立在风力发电机中心的制高点上，守护着旋转中的风轮，有效保护了风轮中的外转子风力发电机的定子绕组不受雷电冲击，进一步确保发电机的运行安全。
有益效果：
星齿轮***直接浸置在润滑油204中运行，降低齿轮摩擦噪音，提高冷却系数和使用寿命，将外转子发电机与行星齿轮增速器融于一体，设置中心点避雷装置可以直接保护垂直轴风力发电机的定子绕组不受雷电冲击，确保运行安全，解决了现有技术中的风力发电机需要另外设置避雷针装置的麻烦，而且节省材料、美观简便、性能可靠。
附图说明
附图1、一种垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机的剖视示意图。 附图2、设中心点避雷装置的垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机结构示意图。
具体实施方式
以下实施例并不构成对本发明保护范围的任何限止。
实施例：附图1、一种垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机的剖视示意图。
附图1中：1、第一端盖，101、第一轴承，102、内齿圈，103、油封，104、输入端螺孔，2、主轴，201、平键，202、螺孔，203、管路，3、行星架，301、第二轴承，302、行星齿轮，303、短轴，4、第二端盖，401、第三轴承，402、防尘套，403、第一导磁盘，404、第一永磁块，405、检修螺孔，406、太阳齿轮，5、第三端盖，501、第四轴承，502、紧固螺栓，503、第二导磁盘，504、第二永磁块，505、输出端螺孔，6、定子，601、定子绕组，7、导线，8、润滑油。
作为优选，主轴2下端通过第四轴承501连接第三端盖5，第三端盖内设第二导磁盘503，导磁盘面上固定一圈第二永磁块504，永磁块的上面设有固定在主轴2上的定子6，定子6的上面设置通过第三轴承401与主轴2连接的第二端盖4，第二端盖内设有与第三端盖数量相同，磁极配对的第一导磁盘403、第一永磁块404，定子6中的定子绕组601设在第一永磁块404和第二永磁块504中间并各自留有气隙，第二端盖4外圆设防尘套402、内圆设太阳齿轮406，太阳齿轮406与固定在主轴2上的行星架3下端设置的X个行星齿轮302齿合，X个行星齿轮的另一侧齿轮与设置在主轴2上端的第一端盖1下端设置的内齿圈102齿合构成，导线7连接定子绕组601以后通过主轴内管路203引出机外，其中X为≥2的自然数；第二端盖4上端的太阳齿轮406为垂直轴外转子行星 齿轮增速器的输出齿轮，第二端盖4下端的第一导磁盘403、第一永磁块404为永磁无铁芯线圈发电机的上端盖，第二端盖4的外圆与防尘套402连接以后构成储液器，使行星齿轮***直接浸置在润滑油8中运行；主轴2上端可供设置中心点避雷装置206。
实施例：附图2、设中心点避雷装置的垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机结构示意图。
附图2中：407、溢流孔，9、风力发电风轮，901、风轮立管，204、金属棒或不锈钢管，205、绝缘轴承，206、中心点避雷装置，其它部件与图1的部件符号相同；通过主轴2上的备用螺孔202，螺栓固定或焊接固定金属棒或不锈钢管204，金属棒或不锈钢管204上端穿出风轮立管901上的风力发电风轮9，在金属棒或不锈钢管204上设置尼龙或塑料轴承或者带绝缘套的绝缘轴承205，绝缘轴承205外圆与风轮立管901内壁连接，金属棒或不锈钢管204顶端与设有金属防雨罩和避雷针组成的避雷装置206固定，利用主轴2与风力发电机金属机架固定以后的良好导电性能，直接连接国家标准规范的接地线或接地网；设置成功后的中心点避雷装置为不动体，屹立在风力发电机中心的制高点上。
Claims (9)
1.一种垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机：主轴(2)下端通过第四轴承(501)连接第三端盖(5)，第三端盖内设第二导磁盘(503)，第二导磁盘上固定一圈第二永磁块(504)，永磁块的上面设有固定在主轴(2)上的定子(6)，定子的上面设置通过第三轴承(401)与主轴(2)连接的第二端盖(4)，第二端盖内设有与第三端盖数量相同，磁极配对的第一导磁盘(403)、第一永磁块(404)，定子(6)中的定子绕组(601)设在第一永磁块(404)和第二永磁块(504)中间并各自留有气隙，第二端盖(4)外圆设防尘套(402)、内圆设太阳齿轮(406)，太阳齿轮(406)与固定在主轴(2)上的行星架(3)下端设置的X个行星齿轮(302)齿合，X个行星齿轮的另一侧齿轮与设置在主轴(2)上端的第一端盖(1)下端设置的内齿圈(102)齿合构成，导线(7)连接定子绕组(601)通过主轴内管路(203)引出机外，其中X为≥2的自然数；特征是：第二端盖(4)上端为增速器的输出齿轮，下端为设有第一导磁盘、第一永磁块的发电机端盖，第二端盖(4)外圆与防尘套连接以后构成储液器，使行星齿轮***直接浸置在润滑油(8)中运行，将外转子发电机与行星齿轮增速器融于一体，主轴(2)上端可安装中心点避雷装置(206)。
2.根据权利要求1所述垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机，特征是：所述主轴(2)，由圆钢制成上细下粗的圆塔形状，在主轴(2)上端设有可供安装中心点避雷装置(206)的螺孔(202)，中端设键槽(201)供行星架(3)固定，未端设螺口或键槽供发电机底座架连接，主轴(2)内设管路(203)供导线(7)引出；主轴(2)外径设有可供行星架(3)、定子(6)、第一轴承(101)、第三轴承(401)、第四轴承(501)，分别固定的各凸挡靠山，以精确控制上述各部件的定位尺寸。
3.根据权利要求1所述垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机， 特征是：所述第一端盖(1)由金属或塑料制成，中心圆孔上设轴承(101)，轴承上设防尘圈或油封(103)，下端设置内齿圈(102)，第一端盖上端面设C个输入端螺孔(104)供安装外接输入传动部件使用，其中C为≥6的自然数。
4.根据权利要求1所述垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机，特征是：所述第三端盖(5)和第二端盖(4)由金属材料制成，第三端盖外圆端面圆环卡口与第二端盖(4)、第一端盖(1)外圆端面圆环卡口连接以后通过R个螺栓固定，端盖内端面设固定第一导磁盘(403)或第二导磁盘(503)的Y个螺栓(502)，第三端盖(5)上设C个输出端螺孔(505)供安装外接传动部件使用，制作功率1000W以上的发电机时，端盖外壳端面设加强筋，其中，R，Y，C为≥6的自然数。
5.根据权利要求1所述垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机，特征是：所述行星架(3)由金属材料制成圆盘形状，行星架中心开孔供主轴(2)固定，行星架(3)下端设置X个行星齿轮(302)，每个行星齿轮(302)中心设第二轴承(301)，通过短轴(303)由螺栓或铆压固定在行星架(3)中，其中X为≥2的自然数。
6.根据权利要求1所述垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机，特征是：所述内齿圈(102)、X个行星齿轮(302)、太阳齿轮(406)构成行星齿轮***，其齿轮为斜齿轮或直齿轮齿合传动，根据增速器要求的输出功率大小和速比高低，适当选择齿轮厚度、齿轮直径和齿码，以及予以配套的整机各部件的大小尺寸来实现，其中X为≥2的自然数。
7.根据权利要求1所述垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机，特征是：所述外转子中的第一永磁块(504)和第二永磁块(404)为稀土釹铁硼永磁或钐钴永磁或铝镍钴永磁体，制成方形体、环式扇形体、椭圆形体或梯 形体，各自由F个永磁块组成一组，其中F为≥8的自然数，永磁块的磁场极性：按S-N-S-N……S的顺序圆形排列，固定在第一导磁盘(403)或第二导磁盘(503)上，每两块永磁体之间设间隙或导磁凸子。
8.根据权利要求1所述垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机，特征是：所述定子(6)由绝缘体材料或金属轴套结合绝缘体材料制成盘形框架，设在盘形框架中心的金属轴套供主轴(2)穿过固定，框架的圆面积内设置定子绕组(601)；或者，将绕制成型的定子绕组后放入专用的注塑模具内，连同金属轴套或主轴直接注塑压制成盘形的定子(6)；导线(7)连接定子绕组通过主轴内的管路(203)引出机外，备置与控制器连接；其中，定子(6)为三相发电机漆包线线圈绕组，绕组内可选择设置热敏电阻或霍尔元件或限流电阻，供控制器配套使用。
9.根据权利要求1所述垂直轴外转子行星齿轮增速永磁无铁芯线圈发电机，特征是：所述在主轴(2)上端可安装中心点避雷装置(206)为：通过主轴(2)上的备用螺孔(202)，螺栓固定或焊接固定金属棒或不锈钢管(204)，金属棒或不锈钢管(204)上端穿出风轮立管(901)上的风力发电风轮(9)，在金属棒或不锈钢管上(204)设置尼龙或塑料轴承或者带绝缘套的绝缘轴承(205)，绝缘轴承(205)外圆与风轮立管(901)内壁连接，金属棒或不锈钢管(204)顶端与设有金属防雨罩和避雷针组成的避雷装置(206)固定，利用主轴(2)与风力发电机金属机架固定以后的良好导电性能，直接连接国家标准规范的接地线；设置成功后的中心点避雷装置为不动体，屹立在风力发电机中心的制高点上。
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| WO2019123666A1 (ja) * | 2017-12-22 | 2019-06-27 | 株式会社シンクテック | コアレスモータ |
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