CN209642521U - 一种多相永磁直线发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多相永磁直线发电机，包括定子、动子；所述定子包括定子铁芯和定子绕组；动子包括动子铁芯和永磁体环；定子铁芯外表面有mN个环形槽；定子绕组包括多个环形绕组。本实用新型的有益效果为：本新型采用新的绕线方式，绕组因数得到提高，极大的提高了每相合成电动势幅值；定子铁心槽内只放置单相绕组，省去了相间绝缘材料，同时可避免发电机内部相间短路故障，增加了***可靠性；具有较高的功率密度，且制造简单、易于嵌线，发电机采用永磁体励磁，不存在励磁损耗。

Description

一种多相永磁直线发电机

技术领域

本实用新型属于直线发电机技术领域，特别是涉及一种多相永磁直线发电机，主要应用于波浪发电领域。

背景技术

波浪能具有实用性、可预测性、持续性和高功率密度等优点，是一种极具吸引力的可再生能源，因此国内外许多研究学者对利用波浪能发电展开研究。目前波浪能发电***多依靠中间传动装置来驱使旋转电机发电，结构复杂、制造维修成本高且转换效率低。

直驱波浪发电***通过永磁直线发电机将解决这些问题。在直驱***中，直线发电机直接与浮筒耦合，省去了中间传动装置，结构简单且提高了***的可靠性和能量转换效率。目前，永磁直线发电机以浮子式直驱波浪发电***为基础，利用波浪运动带动发电机动子作直线往复运动，磁力线切割定子绕组产生感应电动势。由于发电机动子运动速度不稳定，故定子绕组中产生的电势频率不固定，需要利用电力电子装置将发出的电能转化为50Hz的工频电，之后可将电能供给用电设备或输送到电网。圆筒型永磁直线发电机可以极大的降低法向力和消除端部绕组，提高了***的稳定性和效率。但是现有的圆筒型永磁直线发电机仍存在绕组利用率低、体积大、输出功率小的问题。

专利号CN201410261932.1的专利“一种基于串联直线磁齿轮电机的波浪能发电装置”公开了一种发电装置，但该专利中的定子绕组采用分数槽集中绕组，虽使得每相电势波形更加正弦，但每相中各线圈的感应电势存在相位差，导致总电势幅值有所下降，降低了发电机的输出功率。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于，克服现有技术的不足，提供一种多相永磁直线发电机。目的在于适应直驱式波浪发电***的要求，进一步提高发电机的功率密度，降低发电机的制造成本，提高经济效益。

为达到上述目的，本实用新型是按照以下技术方案实施的：

一种多相永磁直线发电机，包括定子、动子，所述定子包括定子铁芯和定子绕组；

所述定子铁芯中心有贯穿的轴孔；所述轴孔内固定有定子轴；

所述定子铁芯外表面有mN个环形槽；m为相数，取值为大于等于3的整数；N为单元模块数，取值为正整数；相邻的每m个槽为一个单元模块；

所述定子绕组包括多个环形绕组；所述环形绕组嵌放在环形槽内；每个环形槽内的环形绕组首端均在定子铁芯的同侧；每个环形绕组绕线方向均相同；

所述动子包括动子铁芯和永磁体环；所述动子铁芯为圆筒状，套在定子外部，并与定子铁芯同轴心；所述永磁体环沿轴向贴在动子铁芯内表面；

所述定子铁芯与永磁体环之间留有气隙。

进一步的，环形槽内的环形绕组连接结构如下：第一槽环形绕组的尾端与第m+1槽环形绕组的首端相连，第二槽环形绕组的尾端与第m+2槽环形绕组的首端相连，第三槽环形绕组的尾端与第m+3槽环形绕组的首端相连…。

进一步的，永磁体环之间的极距为；定子铁芯的环形槽的槽距为；极距与槽距满足。

进一步的，每个单元模块之间的环形绕组连接结构不变。

进一步的，所述环形槽为矩形开口槽。

进一步的，永磁体环采用径向充磁、轴向充磁、Halbach充磁中的一种。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、本新型采用新的绕线方式，绕组因数得到提高，极大的提高了每相合成电动势幅值。与分数槽集中绕组相比，虽然输出电压波形的正弦性稍低，但基波幅值得到提高，故极大的提高发电机的输出功率。

2、本新型采用新的绕线方式，定子铁心槽内只放置单相绕组，省去了相间绝缘材料，同时可避免发电机内部相间短路故障，增加了***可靠性。

3、本实用新型的永磁直线发电机具有较高的功率密度，且制造简单、易于嵌线，发电机采用永磁体励磁，不存在励磁损耗。

附图说明

图1为本实用新型的立体示意图；

图2为本实用新型的轴向剖面示意图（图中箭头表示永磁体环充磁方向）；

图3为本实用新型永磁体环的立体结构图（箭头表示磁力线方向）；

图4为本实用新型定子铁芯与环形绕组的示意图（箭头表示电流方向）。

图中：1、动子铁芯；2、永磁体环；3、气隙；4、环形绕组；5、定子铁芯；6、定子轴；7、轴孔；8、环形槽。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步描述，在此实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

如图1至图4所示，一种多相永磁直线发电机，包括定子、动子，定子包括定子铁芯5和定子绕组。

定子铁芯5中心有贯穿的轴孔7，轴孔7内固定有定子轴6，定子铁芯5通过定子轴6进行固定。定子铁芯5外表面沿圆周开有六个环形槽8；每个环形槽8均为矩形开口槽。定子绕组包括六个环形绕组4；环形绕组4分别嵌放在六个环形槽8内。

动子包括动子铁芯1和六个永磁体环2。动子铁芯1为圆筒状，套在定子外部，并与定子铁芯5同轴心；永磁体环2沿轴向排列粘贴在动子铁芯1内表面。永磁体环2采用径向充磁，相邻的永磁体环2充磁方向相差180°，由上至下的永磁体环2的磁力线方向沿径向向外、向里交错排列。

定子铁芯5与永磁体环2之间留有气隙3。定子铁芯5与动子铁芯1均采用硅钢片叠压而成；永磁体环2采用钕铁硼材料制成；定子轴6采用合金钢材料制成。

其中，永磁体环2的极距与定子铁芯5的槽距满足。

在本实施例中，相数m=3，分别为A相、B相、C相；单元模块数N=2，分别为第一单元模块、第二单元模块；即每个单元模块均为两极三槽。每个环形槽8内的环形绕组4首端均在定子铁芯5的同侧；每个环形绕组4绕线方向均相同。

属于第一单元模块的有A1、B1、C1、X1、Y1、Z1，属于第二单元模块的有A2、B2、C2、X2、Y2、Z2。其中A1、B1、C1、A2、B2、C2为定子绕组的首端，均在定子铁芯的同侧；X1、Y1、Z1、X2、Y2、Z2为定子绕组的尾端。A相的环形绕组连接方式为A1-X1-A2-X2；B相的环形绕组连接方式为B1-Y1-B2-Y2；C相的环形绕组连接方式为C1-Z1-C2-Z2。此处的A、B、C三相的环形绕组可采用星形连接方式，也可采用三角形连接方式。

在实际的使用中，根据不同的使用需求，可以适当的增加单元模块的数量。

本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多相永磁直线发电机，包括定子、动子，所述定子包括定子铁芯和定子绕组；其特征在于：

所述定子铁芯中心有贯穿的轴孔；所述轴孔内固定有定子轴；

所述定子铁芯外表面有mN个环形槽；m为相数，取值为大于等于3的整数；N为单元模块数，取值为正整数；相邻的每m个槽为一个单元模块；

所述定子绕组包括多个环形绕组；所述环形绕组嵌放在环形槽内；每个环形槽内的环形绕组首端均在定子铁芯的同侧；每个环形绕组绕线方向均相同；

所述动子包括动子铁芯和永磁体环；所述动子铁芯为圆筒状，套在定子外部，并与定子铁芯同轴心；所述永磁体环沿轴向贴在动子铁芯内表面；

所述定子铁芯与永磁体环之间留有气隙。

2.根据权利要求1所述的一种多相永磁直线发电机，其特征在于：

环形槽内的环形绕组连接结构如下：

第一槽环形绕组的尾端与第m+1槽环形绕组的首端相连，第二槽环形绕组的尾端与第m+2槽环形绕组的首端相连，第三槽环形绕组的尾端与第m+3槽环形绕组的首端相连…。

3.根据权利要求1所述的一种多相永磁直线发电机，其特征在于：永磁体环之间的极距为；定子铁芯的环形槽的槽距为；极距与槽距满足。

4.根据权利要求1所述的一种多相永磁直线发电机，其特征在于：每个单元模块之间的环形绕组连接结构不变。

5.根据权利要求1所述的一种多相永磁直线发电机，其特征在于：所述环形槽为矩形开口槽。

6.根据权利要求1所述的一种多相永磁直线发电机，其特征在于：永磁体环采用径向充磁、轴向充磁、Halbach充磁中的一种。