專利名稱：花瓣式大線圈繞組盤式電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種盤式電機(jī)，更具體地說是采用了新穎的花瓣大線圈繞組軸向氣隙盤式電機(jī)。
現(xiàn)有的軸向氣隙電機(jī)，主要是70年代出現(xiàn)的稱為盤式電動(dòng)機(jī)。中國專利申請(qǐng)CN87108319.1號(hào)申請(qǐng)了一種軸向氣隙電機(jī)，一是雙定子單轉(zhuǎn)子雙氣隙結(jié)構(gòu);一是定子比轉(zhuǎn)子多一的多氣隙結(jié)構(gòu)，但總的結(jié)構(gòu)形式，特別是繞組形式與上述盤式電動(dòng)機(jī)無差別(參見圖3)。此類軸向氣隙電機(jī)的通病在于鐵芯成型困難，尤其是其繞組結(jié)構(gòu)仍采用徑向氣隙傳統(tǒng)電機(jī)的技術(shù)，槽數(shù)較多、鐵芯成型就越發(fā)困難。其原因是鐵芯是用沖有槽孔的硅鋼帶卷繞而成，而帶上每相鄰槽間的距離都不相等，這樣就要求精度高、工藝復(fù)雜、設(shè)備亦很昂貴。所以自70年代問世以來，一直未得到很大發(fā)展。
本發(fā)明的目的就是要克服上述缺點(diǎn)，提供一種改進(jìn)的軸向氣隙電機(jī)，它使得定子鐵芯的槽數(shù)大大減少，而且繞組具有較大的磁通面積，從而提高單機(jī)容量和效率，使鐵芯成型簡單化、大大降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明主要是采用花瓣式大線圈繞組以及相應(yīng)的定子鐵芯來達(dá)到上述目的。
按照本發(fā)明的花瓣式大線圈繞組盤式電機(jī)，它主要由定子、轉(zhuǎn)子、支架、工作輪組成，定子鐵芯的槽數(shù)大大減少，而且繞組具有較大的磁通面積，從而提高單機(jī)容量和效率，使鐵芯成型簡單化、大大降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明主要是采用花瓣式大線圈繞組以及相應(yīng)的定子鐵芯來達(dá)到上述目的。
按照本發(fā)明的花瓣式大線圈繞組盤式電機(jī)，它主要由定子、轉(zhuǎn)子、支架、工作輪組成，定子主要包括鐵芯、繞組、定子殼、其特征在于所說的繞組采用花瓣式大線圈繞組，它們嵌在定子鐵芯的槽內(nèi)，構(gòu)成全節(jié)距集中繞組。
本發(fā)明進(jìn)一步的特征在于所說定子的大齒數(shù)是轉(zhuǎn)子磁極數(shù)的2倍、3倍或4倍。
按照上述的花瓣式大線圈繞組盤式電機(jī)，其特征在于所說的定子還包括軸，所說轉(zhuǎn)子與工作輪連為一體，它們通過軸承繞所說軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
按照上述的花瓣式大線圈繞組盤式電機(jī)，其特征在于它包括兩個(gè)定子和一個(gè)轉(zhuǎn)子。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。


圖1顯示了本發(fā)明的第一種實(shí)施例，它是一種單氣隙永磁交流發(fā)電機(jī)。
圖1A是外觀圖，圖1B是半剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2顯示了本發(fā)明的第二種實(shí)施例，它是一種雙氣隙勵(lì)磁式交流發(fā)電機(jī)。
圖2A是半剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖2B是外觀圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)繞組示意圖。
圖4是本發(fā)明的單相花瓣式大線圈繞組示意圖。
圖5是本發(fā)明的雙相花瓣式大線圈繞組示意圖。
圖6是本發(fā)明的三相花瓣式大線圈繞組示意圖。
圖7為圖1中發(fā)電機(jī)的軸向磁路示意圖。
圖8為圖2中發(fā)電機(jī)的軸向磁路示意圖。
圖9為定子鐵芯結(jié)構(gòu)圖。
圖10為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖。
圖11是利用本發(fā)明的水輪發(fā)電機(jī)的右半部分剖面圖。
參見圖1，本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例是單氣隙永磁交流發(fā)電機(jī)。它主要由定子(1)、支架(2)、轉(zhuǎn)子(3)、工作輪(4)組成。本實(shí)施例采用懸臂支承結(jié)構(gòu)，軸與定子固定在一起，不動(dòng)，而轉(zhuǎn)子通過軸承在軸的一端旋轉(zhuǎn)。定子(1)包括軸(6)、墊片(7)、鐵芯(8)(參見圖9)、繞組(9)和定子殼(10)，繞組(9)可采用圖4、圖5或圖6所示的花瓣式大線圈繞組。轉(zhuǎn)子(3)包括磁極(11)、磁軛(12)、轉(zhuǎn)子殼(13)和橡膠圈(15)，磁極(11)由扇形磁體塊構(gòu)成，它們沿圓周均勻分布在盤狀磁軛(12)上。上述轉(zhuǎn)輪(4)通過三個(gè)螺絲(14)與轉(zhuǎn)子連接為一體，它們通過軸承(16)可繞軸(6)旋轉(zhuǎn)。軸(6)的右端利用螺母(17)鎖緊。螺母(7)的右側(cè)有端蓋(5)起保護(hù)作用。
圖2顯示了本發(fā)明的第二種實(shí)施例，它是雙氣隙勵(lì)磁式交流發(fā)電機(jī)。它主要由兩個(gè)定子(20、22)、一個(gè)轉(zhuǎn)子(21)、左右支架(19、23)，三個(gè)連接螺栓(18)組成。定子(20)與定子(22)結(jié)構(gòu)上是相同的，它們與圖1中的定子(1)結(jié)構(gòu)上也是基本相同的，不同的只是軸(25)不緊固在定子(20、22)上，而是緊固在轉(zhuǎn)子(21)上，它們通過軸承(26)相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子(21)采用勵(lì)磁式，它包括輪(30)、磁軛(31)、勵(lì)磁繞組(32)和磁極(33)。當(dāng)然輪(30)也可用安裝在電機(jī)外部的工作輪(24)代替。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)的繞組示意圖，從中可看出其鐵芯開槽多，繞組復(fù)雜，布線困難。
圖4、圖5和圖6顯示了三種情況下本發(fā)明所采用的花瓣式大線圈繞組，它們對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子均為三對(duì)磁極。
圖4是單相電機(jī)的情況，二個(gè)繞組線圈(34、35)嵌在定子鐵芯的6個(gè)槽內(nèi)，因此，定子只有6個(gè)定子大齒(36)，是轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)(3對(duì))的2倍。繞組線圈(34)和(35)各有3個(gè)花瓣，且互相錯(cuò)開，構(gòu)成全節(jié)距集中繞組，這樣不僅充分利用了鐵芯周緣空間，增大了磁通面積，能得到較高的電動(dòng)勢(shì)，而且還克服了傳統(tǒng)全節(jié)距集中繞組耗銅的缺點(diǎn)。繞組線圈(34)與繞組線圈(35)相差一個(gè)定子大齒，即相位相差180°，采用串聯(lián)或并聯(lián)連接方式，即可將它們組成一個(gè)單相繞組。
本發(fā)明所采用的這種繞組形式，任何單匝線圈均能與轉(zhuǎn)子所有磁極對(duì)提供的磁通同時(shí)全部作用。感生電動(dòng)勢(shì)正比于該匝線圈磁通量的變化率。若φm為一對(duì)磁極的磁通，P為磁極對(duì)數(shù)，f為頻率，則感生電動(dòng)勢(shì)為E＝4.44Pfφm上述式子同樣也適用于圖5、圖6的情況。
圖5為兩相電機(jī)的情況，繞組線圈(37)和(38)相位相差180°，采用串聯(lián)或并聯(lián)方式組成第一個(gè)繞組;繞組線圈(39)和(40)相差也是相差180°，采用串聯(lián)或并聯(lián)方式組成第二個(gè)繞組。此處，定子有12個(gè)定子大齒(41)，它是轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)(3對(duì))的4倍。
圖6為三相電機(jī)情況，繞組繞圈(42)、(43)、(44)分別構(gòu)成A、B、C三相繞組。此處定子有9個(gè)定子大齒(45)，它是轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)(3對(duì))的3倍。
圖7表示了圖1中發(fā)電機(jī)的軸向磁路，(46)表示磁力線。
圖8表示了圖2中發(fā)電機(jī)的軸向磁路，(47)表示磁力線。
圖9為定子鐵芯結(jié)構(gòu)圖，鐵芯(8)只開有6個(gè)槽，它適用于圖4所示的單相電機(jī)。
圖10為圖2所示電機(jī)中所用勵(lì)磁式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)圖。它包括磁軛(31)，在磁軛(31)兩側(cè)分別有勵(lì)磁繞組(32)。
下面再提供一種電機(jī)實(shí)例，是一種外部結(jié)構(gòu)為傘式結(jié)構(gòu)的水輪發(fā)電機(jī)。如圖11所示，軸向尺寸很小，故磁路很短;徑向尺寸很大，可提供較大的氣隙面積和較多的極對(duì)數(shù)，以便低速或超低速運(yùn)行。其轉(zhuǎn)子可以用支架(49)加固，增加機(jī)械強(qiáng)度，轉(zhuǎn)子外沿裝有特有的“導(dǎo)槽”(50)內(nèi)有滾球(51)，用來對(duì)轉(zhuǎn)子的輔助支承和保證氣隙形狀。虛線所示的勵(lì)磁機(jī)(52)在電機(jī)的內(nèi)圍，其電樞裝在轉(zhuǎn)子上，由半導(dǎo)體整流直接當(dāng)主機(jī)勵(lì)磁。勵(lì)磁機(jī)的磁場裝在定子上，由其它直流電源勵(lì)磁，并以此電流的大小來控制主機(jī)的勵(lì)磁電流。勵(lì)磁機(jī)與主機(jī)有各自獨(dú)立的磁路，可采用不同的頻率運(yùn)行。定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯中有軸向風(fēng)道(53)。氣隙作為徑向風(fēng)道。由于采用了花瓣式大線圈繞組，十分簡單、接頭少可為內(nèi)冷式冷卻提供極大的方便。該繞組要求槽數(shù)較少，適應(yīng)簡單可行的鐵芯成型方法。圖中所示為單氣隙結(jié)構(gòu)，若以轉(zhuǎn)子為對(duì)稱軸線，在轉(zhuǎn)子的上側(cè)，配置同樣定子，組成雙氣隙結(jié)構(gòu)，可平衡單邊磁拉力。
上面詳細(xì)介紹了本發(fā)明的具體實(shí)施例，由于本發(fā)明采用了獨(dú)特的花瓣式大線圈繞組和徑向平面的鐵芯，配以較短的磁路和較小的部件，以及簡單的工藝生產(chǎn)單氣隙、雙氣隙的發(fā)電機(jī)，可大大提高原材料的利用率，大幅度提高單機(jī)容量和效率。特別是單氣隙結(jié)構(gòu)，為機(jī)電一體化提供了極大的方便，因?yàn)閺臍庀犊蓪⒍ㄗ印⑥D(zhuǎn)子分成各自獨(dú)立的兩部份，當(dāng)機(jī)電結(jié)合時(shí)，可實(shí)現(xiàn)無機(jī)械摩擦傳動(dòng)。由于本發(fā)明采用平面氣隙、數(shù)目較少的定子大齒、較窄的槽口，發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)可減少主磁場的騷動(dòng)，又因?yàn)殡姌写艌龅妮S線總是平行于主磁場的軸線，緩解了因電樞反應(yīng)引起的主磁場的畸變，故對(duì)提高電勢(shì)質(zhì)量有著積極的作用。由于本發(fā)明開拓了徑向空間，便于散熱，為多極低速發(fā)電機(jī)及大容量電機(jī)的制造提供了方便。本發(fā)明采用大線圈，有較大的磁通面積，在相同條件下，可獲得較高的感生電動(dòng)勢(shì)，故提高了銅的利用。這種繞組不僅方便下線，容易絕緣，而且又有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和介電強(qiáng)度。因此，本發(fā)明具有非常出色的效果。
權(quán)利要求
1.一種花瓣式大線圈繞組盤式電機(jī)，它主要由定子(1)、轉(zhuǎn)子(3)、支架(2)、工作輪(4)組成，定子主要包括鐵芯(8)、繞組(9)、定子殼(10)，其特征在于所說的繞組(9)采用花瓣式大線圈繞組(34、35、37、38、39、40、42、43、44)，它們嵌在所說的鐵芯(8)的槽內(nèi)，構(gòu)成全節(jié)距集中繞組。
2.按照權(quán)利要求1所述的花瓣式大線圈繞組盤式電機(jī)，其特征在于所說定子的大齒數(shù)是轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)的2倍。
3.按照權(quán)利要求1所述的花瓣式大線圈繞組盤式電機(jī)，其特征在于所說定子的大齒數(shù)是轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)的3倍。
4.按照權(quán)利要求1所述的花瓣式大線圈繞組盤式電機(jī)，其特征在于所說定子的大齒數(shù)是轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)的4倍。
5.按照權(quán)利要求1～4所述的花瓣式大線圈繞組盤式電機(jī)，其特征在于所說的定子還包括軸(6)，所說轉(zhuǎn)子(3)與工作輪(4)連為一體，它們通過軸承(16)繞軸(6)轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.按照權(quán)利要求1～4所述的花瓣式大線圈繞組盤式電機(jī)，其特征在于它包括兩個(gè)定子(20、22)、一個(gè)轉(zhuǎn)子(21)。
全文摘要
一種花瓣式大線圈繞組盤式電機(jī)，它主要由定子、轉(zhuǎn)子、工作輪等組成。定子主要包括鐵芯、繞組和定子殼，其特征在于所說繞組采用花瓣式大線圈繞組，它不僅方便下線、有較高的機(jī)械強(qiáng)度和電介強(qiáng)度、散熱面積較大，而且增加了磁通面積，提高感生電動(dòng)勢(shì)，從而提高了單機(jī)容量和效率。
文檔編號(hào)H02K21/24GK1055450SQ9110155
公開日1991年10月16日 申請(qǐng)日期1991年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月16日
發(fā)明者呂燦華, 王安洲, 呂中亞 申請(qǐng)人:常景蔚, 呂燦華