專利名稱：永磁同步發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種永磁同步發(fā)電機(jī)。
目前市場(chǎng)上雖有與本實(shí)用新型用途相似的發(fā)電機(jī)，但由于其結(jié)構(gòu)上的缺點(diǎn)和不足，使得產(chǎn)品效率低、適用轉(zhuǎn)速范圍小、成本高。這些都在一定程度上限制了該類電機(jī)的大范圍使用和推廣。
本實(shí)用新型的目的是提供一種利用風(fēng)力、水力、畜力或人力等動(dòng)力發(fā)電的小型或微型發(fā)電機(jī)，使其成本低、效率高，適用于較寬的轉(zhuǎn)速范圍，籍以改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足。
概括地說，本實(shí)用新型是根據(jù)產(chǎn)品的使用特點(diǎn)，通過對(duì)發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子的優(yōu)化設(shè)計(jì)達(dá)到上述目的的。
本實(shí)用新型是旋轉(zhuǎn)磁極式，其轉(zhuǎn)子上裝有永磁材料，該永磁材料的特點(diǎn)是具有較高的矯頑力，并且價(jià)格低廉，但相對(duì)于如釹鐵硼一類高性能稀土永磁材料，其剩磁較低。在這一類永磁材料中，具有代表性的是鐵氧體永磁材料。
本實(shí)用新型所述的發(fā)電機(jī)基于它獨(dú)特的運(yùn)行環(huán)境和條件，要求電機(jī)特性要軟，適應(yīng)工作轉(zhuǎn)速范圍廣，根據(jù)電磁理論，切割磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)正比于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度、磁通密度和導(dǎo)體長度。而提高電勢(shì)與電阻壓降之比可以提高電機(jī)效率。對(duì)于一定轉(zhuǎn)速的發(fā)電機(jī)而言，達(dá)到該目的的主要途徑就是取得較高的氣隙磁密。顯而易見，由于所使用的永磁材料的剩磁較低，如果采用普通電機(jī)的徑向磁極結(jié)構(gòu)方式，其磁密低、產(chǎn)品體積大、材料用量多，效率也低。為此，本實(shí)用新型中采取兩項(xiàng)措施提高發(fā)電機(jī)的氣隙磁密。其一，磁極為切向磁化結(jié)構(gòu)。即把一定數(shù)量的磁體安裝在轉(zhuǎn)子上做成隱極磁極，并且磁化方向?yàn)榍邢?。其二，轉(zhuǎn)子上的磁極長度比定子的電樞鐵芯長。采取上述兩項(xiàng)措施，都可使磁通密集而達(dá)到增大氣隙磁密的效果。設(shè)轉(zhuǎn)子長與定子鐵芯長之比的系數(shù)為K1，不同功率和轉(zhuǎn)速的發(fā)電機(jī)，K1的值有所變化，一般K1的值為1.5～2.5之間。
本實(shí)用新型永磁同步發(fā)電機(jī)磁極的極數(shù)是基于優(yōu)化設(shè)計(jì)而考慮的。通過反復(fù)試驗(yàn)和理論推導(dǎo)表明，對(duì)于不同型號(hào)的發(fā)電機(jī)其磁極極對(duì)數(shù)最佳方案皆為四，即為八極。
本實(shí)用新型的定子電樞鐵芯的槽數(shù)隨不同規(guī)格發(fā)電機(jī)而有所變化。但定子電樞鐵芯的槽數(shù)必須是繞組相數(shù)的倍數(shù)，同時(shí)又是奇數(shù)。對(duì)于三相電機(jī)，應(yīng)間于21槽到51槽之間。作為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，三相發(fā)電機(jī)，50瓦為21槽，100瓦為27槽，500瓦為45槽。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地描述。
圖1本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子截面示意圖；圖2本實(shí)用新型定、轉(zhuǎn)子配合軸向截面示意圖。


(1)切向磁化結(jié)構(gòu)磁體、(2)轉(zhuǎn)子鐵芯、(3)軸、(4)非導(dǎo)磁性材料、(5)機(jī)座、(6)定子電樞鐵芯、(7)轉(zhuǎn)子、(8)繞組端部。
參照?qǐng)D1，非導(dǎo)磁材料(4)可以是鉛、銅、無緯綁扎帶等各種非導(dǎo)磁材料，鐵芯(2)與非導(dǎo)磁材料(4)之間用粘接劑粘接。切向磁化結(jié)構(gòu)磁體(1)是粘接在轉(zhuǎn)子鐵芯(2)上并做成隱極磁極。
如圖2所示，轉(zhuǎn)子(7)軸向長度要比安裝在機(jī)座(5)上的定子電樞鐵芯(6)長。
從圖1和圖2可見，只要選擇適當(dāng)?shù)臉O對(duì)數(shù)，并使轉(zhuǎn)子(7)軸向長適當(dāng)大于定子鐵芯(6)軸向長，則可以把較小的磁體內(nèi)磁通密度密集為較大的氣隙磁密。沒磁體側(cè)面積與空氣隙面積之比為擠壓比，對(duì)于圖中所示類型轉(zhuǎn)子，其擠壓比可達(dá)3－6。事實(shí)上，氣隙磁密等于擠壓比與漏磁系數(shù)之比和磁體內(nèi)磁密之積。提高擠壓比，控制漏磁，就可以在磁鋼內(nèi)磁密不變的基礎(chǔ)上得到較高的氣隙磁密。
從圖1和圖2中還可以看出，起密集磁通作用的轉(zhuǎn)子鐵芯剛好填充在磁體的空間。如果軸向長不超過繞組端部(8)太多，那么鐵芯即不另占徑向尺寸，也不多占軸向空間。
權(quán)利要求1.一種低速永磁同步發(fā)電機(jī)，是由定子和永磁轉(zhuǎn)子組成，其特征是同步發(fā)電機(jī)的永磁磁極采用切向磁化結(jié)構(gòu)方式，并且永磁磁極的極對(duì)數(shù)為四，即為八極；以及永磁磁極的長度大于電樞鐵芯長度；發(fā)電機(jī)電樞鐵芯上的槽數(shù)是發(fā)電機(jī)相數(shù)的倍數(shù)，同時(shí)又是奇數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步發(fā)電機(jī)，其特征是永磁磁極的長度是電樞鐵芯長度的1.5～2.5倍。
專利摘要一種低速永磁同步發(fā)電機(jī)，其永磁轉(zhuǎn)子的磁極為切向磁化結(jié)構(gòu)，永磁磁極的極對(duì)數(shù)為四，磁極的長度大于電樞鐵芯的長度，從而達(dá)到密集磁通、提高氣隙磁密的效果。該同步發(fā)電機(jī)成本低，效率高，廣泛地適用于以風(fēng)力、水力、畜力或人力等為動(dòng)力源的小型或微型發(fā)電機(jī)組中。
文檔編號(hào)H02K21/14GK2072294SQ90204760
公開日1991年2月27日 申請(qǐng)日期1990年4月13日 優(yōu)先權(quán)日1990年4月13日
發(fā)明者劉長安 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古包頭市永磁電機(jī)研究所