專利名稱：永磁發(fā)電機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電機領域，尤其涉及一種定子鐵芯設置有永久磁體的發(fā)電機。
背景技術：
目前，常用于車輛船舶照明、風能發(fā)電、自備電源機組等場合的發(fā)電機，其輸出電壓與其轉子的轉速相關，為了維持一個穩(wěn)定的輸出電壓，對其轉子轉速的穩(wěn)定性有較高要求。在實際使用中，發(fā)電機轉子中、低速運轉的運行概率較大(如機動車輛的發(fā)動機處于怠速運行狀態(tài)時)，往往導致發(fā)電量不足，電壓不穩(wěn)定；而偶爾發(fā)生超速運轉時又會因輸出電壓過高而燒毀負載。
公告日為1998年4月8日，公告號為CN 2278305Y的中國專利中公開了一種電子穩(wěn)壓永磁發(fā)電機，它是將電子穩(wěn)壓器裝入永磁發(fā)電機內部，使之在發(fā)電機有效轉速范圍內保證發(fā)出的電壓穩(wěn)定。但是當電子穩(wěn)壓器損壞后，整個發(fā)電機將無法輸出穩(wěn)定的工作電壓。
公告日為1999年10月27日，公告號為CN 1046063C的中國專利中公開了一種穩(wěn)壓永磁發(fā)電機及其穩(wěn)壓方法，其采用取樣控制電路直接從發(fā)電機取樣與基準電壓比較后反饋到由執(zhí)行電機、蝸輪蝸桿、絲杠組成的調壓執(zhí)行機構，推動定子作軸向運動，改變定子、轉子的相對位置，從而調節(jié)轉子切割磁力線的密度，并以此動態(tài)反饋調節(jié)過程保證發(fā)電機輸出電壓的穩(wěn)定。其存在著結構復雜、反應滯后、制造成本高、工藝復雜、機加工量大等不足。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能在不同轉速下對同一負載提供比較穩(wěn)定的電壓，而且結構簡單、制造工藝簡便、動態(tài)強度高的永磁發(fā)電機。
本實用新型的技術方案是提供一種永磁發(fā)電機，包括同心且具有徑向氣隙的定子和轉子，其特征是轉子由帶有齒和槽的齒輪狀硅鋼片疊裝構成；圓環(huán)狀定子由至少兩節(jié)定子硅鋼片和至少兩節(jié)位于定子硅鋼片之間的永磁體構成；其中，每節(jié)定子硅鋼片上設置兩個定子齒，兩齒之間設置一個定子線槽，相鄰兩節(jié)定子硅鋼片上的定子線槽中嵌入一個電樞線圈，每個電樞線圈所環(huán)繞的兩個定子齒之間有一個永磁體。
其中，所述轉子的齒數(shù)為定子齒數(shù)的二分之一。
其所述轉子齒端的寬度等于或小于轉子槽口的寬度。
其所述各相鄰電樞線圈的繞向相反，各相鄰電樞線圈依次串接、并聯(lián)或分組連接，組成電樞繞組。
與現(xiàn)有技術比較，本實用新型的優(yōu)點是1.中、低轉速發(fā)電性能明顯提高，在低速運轉時已能輸出所需的電功率，高速運轉時也不會燒毀負載；
2.定子和轉子之間的磁回路路徑短，路徑截面大，因而回路磁阻小，鐵損小，永磁利用率、能量轉換率和比功率高；3.轉子上既無磁體，也無繞組，因而其機械強度高，幾何對稱性好，有助于提高電機的動態(tài)強度和動平衡性能；4.通過微調轉子齒端寬度和定子齒端寬度之比值，可以改善電機的諧波狀況。
5.整機結構簡單，體積小、重量輕，制造工藝簡便，運行可靠。
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。


圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是本實用新型在低轉速下的電磁相量圖；圖3是本實用新型在高轉速下的電磁相量圖。
圖中1為定子硅鋼片，2為永磁體，3為定子線槽，4為電樞線圈，5為輸出端子，6為轉子，7、8為轉子齒，9、10為定子齒，11為磁通回路，12為轉子槽；Φm為永磁磁通，ΦI為輸出電流的磁通，Φ為合磁通，U為輸出電壓，I為輸出電流，UL為電樞感抗上的壓降，E為感應電勢。
具體實施方式
圖1中，轉子6由齒輪狀硅鋼片疊裝構成，圓環(huán)狀定子由數(shù)節(jié)定子硅鋼片1和位于兩定子硅鋼片之間的永磁體2構成；每節(jié)定子硅鋼片上設置兩個定子齒(如圖中所示的9或10)，兩齒之間設置定子線槽3，兩相鄰的定子線槽中嵌入一個電樞線圈4，每個電樞線圈所環(huán)繞的兩個定子齒之間恰好夾持一個永磁體2。
轉子的齒數(shù)為定子齒數(shù)的二分之一，轉子齒7或8的齒端寬度接近于定子齒9或10的齒端寬度，轉子齒7或8的齒端寬度等于或小于轉子槽12的槽口寬度。
各相鄰電樞線圈4的繞向相反，各相鄰電樞線圈依次串接，構成一個完整的電樞繞組，其輸出端5與負載連接；各相鄰電樞線圈亦可采用并聯(lián)或分組連接方式。
在圖1所示時刻，轉子齒7、8分別與定子齒9、10對齊，形成如圖中虛線所示的磁通回路11。隨著轉子的不斷轉動，磁通回路不斷變化，在電樞繞組中便產生感應電勢。
永磁體可以選用釹鐵硼、釤鈷合金或鈰鈷銅鐵等永磁材料。
對本實用新型而言，由于利用定子作為電樞，定子齒數(shù)從現(xiàn)有電機的幾十個減少到十幾個或幾個，簡化了定子和定子繞組的構造和制造工藝。
其次，采用硅鋼片—永磁體—硅鋼片交替聯(lián)接的方式構成環(huán)狀定子，使得定子和轉子之間的磁回路、電回路的路徑盡可能地短，路徑截面盡量大，有限的體積內可以安放盡量多且長徑比合理的永磁體和繞組導體，減少硅鋼片的使用量，以獲得最好的永磁利用率、能量轉換率、比功率和最低的鐵損銅損。且定子硅鋼片的幾何尺寸小，形狀規(guī)則緊湊，除了可以充分利用邊角料之外，還可以降低沖壓模具的制造成本，延長其使用壽命。
此外，轉子采用齒輪狀硅鋼片疊置而成，其上既無磁體，也無繞組，其機械強度高，幾何對稱性好，有助于提高電機的動態(tài)強度和動平衡性能。同時，轉子齒端寬度和定子齒端寬度接近等寬，通過微調兩者之比值，可以改善電機的諧波狀況。
圖2、圖3中，設電機已向負載R輸出電流I；對于定子轉子磁路而言，電流I流經電樞繞組時便在磁通回路11中產生磁通ΦI，ΦI與磁通回路中原有的永磁磁通Φm疊加，成為合磁通Φ；設Φ的幅值為Φ0，有Φ＝Φ0sinωt (1)感應電勢E比合磁通Φ滯后π/2相角，E的大小為E=-NdΦdt=-NωΦ0cosωt---(2)]]>式中N為電樞繞組的匝數(shù)。
對于電路而言，電機輸出的電流I在負載R上產生壓降U，在電樞繞組的感抗ωL上產生壓降UL，U＝IR(3)UL＝IωL(4)U、UL和E構成相量三角形如圖2、圖3所示。
由(2)式可知，|E|∝ω，因此低轉速時E小，高轉速時E大；由(4)式可知，|UL|∝ω，因此當E隨轉速增大時，分壓值UL也隨之增大，使負載上的電壓U基本不變，僅相位角變化而已，從而實現(xiàn)了穩(wěn)壓的目的。
由于電樞感抗上的功率ULI是無功功率，因此本實用新型實現(xiàn)穩(wěn)壓不需要以耗能發(fā)熱為代價。
本實用新型可廣泛用于風能發(fā)電、自備電源機組、車輛船舶等各種交通工具的照明等領域。
權利要求1.一種永磁發(fā)電機，包括同心且具有徑向氣隙的定子和轉子，其特征是轉子由帶有齒和槽的齒輪狀硅鋼片疊裝構成；圓環(huán)狀定子由至少兩節(jié)定子硅鋼片和至少兩節(jié)位于定子硅鋼片之間的永磁體構成；其中，每節(jié)定子硅鋼片上設置兩個定子齒，兩齒之間設置一個定子線槽，相鄰兩節(jié)定子硅鋼片上的定子線槽中嵌入一個電樞線圈，每個電樞線圈所環(huán)繞的兩個定子齒之間有一個永磁體。
2.按照權利要求1所述的永磁發(fā)電機，其特征是所述轉子的齒數(shù)為定子齒數(shù)的二分之一。
3.按照權利要求1所述的永磁發(fā)電機，其特征是所述轉子齒端的寬度與轉子槽口的寬度相等。
4.按照權利要求1所述的永磁發(fā)電機，其特征是所述轉子齒端的寬度小于轉子槽口的寬度。
5.按照權利要求1所述的永磁發(fā)電機，其特征是所述各相鄰電樞線圈的繞向相反，各相鄰電樞線圈依次串接、并聯(lián)或分組連接，組成電樞繞組。
專利摘要一種永磁發(fā)電機，屬于電機領域。其特征是轉子由齒輪狀硅鋼片疊裝構成；圓環(huán)狀定子由至少兩節(jié)定子硅鋼片和至少兩節(jié)位于定子硅鋼片之間的永磁體構成；其中每節(jié)定子硅鋼片上設置兩個定子齒，兩齒之間設置一個定子線槽，相鄰兩節(jié)定子硅鋼片上的定子線槽中嵌入一個電樞線圈，每個電樞線圈所環(huán)繞的兩個定子齒之間有一個永磁體；其所述轉子的齒數(shù)為定子齒數(shù)的二分之一；其所述轉子齒端的寬度等于或小于轉子槽口的寬度。本實用新型在高、中、低轉速下均可提供較穩(wěn)定的輸出電壓，電機的動態(tài)強度、動平衡性能和諧波狀況好，整機結構簡單，體積小、重量輕、比功率大，制造工藝簡便，運行可靠?？蓮V泛用于風能發(fā)電、自備電源機組、車船照明等領域。
文檔編號H02K3/28GK2701147SQ20032013071
公開日2005年5月18日 申請日期2003年12月29日 優(yōu)先權日2003年9月5日
發(fā)明者高桂本, 王緒一, 常騰, 梁尚誠, 張秀文, 孫彥林, 裴鳳芹 申請人:高桂本, 王緒一, 常騰, 梁尚誠, 張秀文, 孫彥林, 裴鳳芹