一種盤(pán)式有鐵芯發(fā)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]屬于電力設(shè)備、電器設(shè)備、新能源、風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]起源于國(guó)外目前流行的一種盤(pán)式無(wú)鐵芯發(fā)電機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉適于小型風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域。但是功率小轉(zhuǎn)子面積大，盤(pán)式有鐵心發(fā)電機(jī)可以克服前者的缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)和制作工藝是有待研究的課題。
[0003]嘗試給這種發(fā)電機(jī)加上鐵芯，帶鐵芯線圈結(jié)構(gòu)如圖3所示，但制作出的樣機(jī)震動(dòng)大，這是永磁體與鐵芯吸引力變化引起的。若改進(jìn)成圖4的T形鐵芯，震動(dòng)減小了，但是制作工藝復(fù)雜度過(guò)高，提高了成本，且專(zhuān)業(yè)書(shū)籍和業(yè)內(nèi)人士都認(rèn)為這種方案不可行，被否決掉了，所以目前流行的只有盤(pán)式無(wú)鐵芯發(fā)電機(jī)，沒(méi)有盤(pán)式有鐵芯發(fā)電機(jī)。
[0004]本人對(duì)盤(pán)式有鐵芯發(fā)電機(jī)做了研究，找到了解決震動(dòng)的方案，并簡(jiǎn)化和優(yōu)化了發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝。
[0005]本
【發(fā)明內(nèi)容】
也適用于永磁電動(dòng)機(jī)。下面的描述以永磁環(huán)固定在轉(zhuǎn)子盤(pán)上為例來(lái)說(shuō)明，反過(guò)來(lái)也適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]—種盤(pán)式有鐵芯發(fā)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子、磁力線切割結(jié)構(gòu)、定子，轉(zhuǎn)子包含軸、轉(zhuǎn)子盤(pán)，磁力線切割結(jié)構(gòu)包含有永磁體環(huán)和線圈環(huán)，轉(zhuǎn)子盤(pán)配備有磁力線切割結(jié)構(gòu)，永磁體環(huán)是由一套永磁體SN方向交錯(cuò)的等距分布在一個(gè)園環(huán)上，如圖1上永磁體所示，通常永磁體環(huán)固定在轉(zhuǎn)子盤(pán)上，這樣就不用導(dǎo)電滑環(huán)了 ；線圈環(huán)是由一組固定在磁軛環(huán)上的帶鐵芯線圈組成，如圖2所示，通常線圈環(huán)是作為定子的一部分；為了降低加工成本、減少?gòu)?fù)雜度和減少硅鋼片邊角料的生成，構(gòu)成鐵芯的硅鋼片近間隙端做成類(lèi)似矩形頭的簡(jiǎn)單形狀而不是T形的復(fù)雜形狀，磁軛環(huán)是由硅鋼片(帶)纏繞而成；由于鐵芯上需要纏繞線圈，導(dǎo)致相鄰線圈環(huán)中鐵芯之間有一定距離，產(chǎn)生了鐵芯空擋，當(dāng)轉(zhuǎn)子盤(pán)旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，永磁體環(huán)與線圈環(huán)相互作用力的合力隨著旋轉(zhuǎn)而改變，作用在轉(zhuǎn)子盤(pán)上的合力可分解為平行于軸的分力F1和讓轉(zhuǎn)子盤(pán)旋轉(zhuǎn)的力F2，F(xiàn)1的害處不大，F(xiàn)2是在正向和反向之間變化導(dǎo)致系統(tǒng)震動(dòng)，F(xiàn)1在最小值的情況時(shí)是不穩(wěn)定平衡，F(xiàn)1在最大值時(shí)是穩(wěn)定平衡，轉(zhuǎn)子靜止不受外力時(shí)F1處于最大值狀態(tài)，這時(shí)的F2為零，是穩(wěn)態(tài)，當(dāng)有外力讓轉(zhuǎn)子盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，F(xiàn)2產(chǎn)生(雙向)阻止旋轉(zhuǎn)的力，外力必須克服這個(gè)阻力才能使轉(zhuǎn)子盤(pán)旋轉(zhuǎn)起來(lái)，這個(gè)能使轉(zhuǎn)子盤(pán)旋轉(zhuǎn)起來(lái)的最小外力矩即為啟動(dòng)力矩，為了減小這個(gè)啟動(dòng)力矩和解決震動(dòng)問(wèn)題，我們給轉(zhuǎn)子盤(pán)成對(duì)配備磁力線切割結(jié)構(gòu)，每個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)配備有一對(duì)及一對(duì)以上的磁力線切割結(jié)構(gòu)；
[0007]每個(gè)磁力線切割結(jié)構(gòu)中的永磁體環(huán)和線圈環(huán)產(chǎn)生一個(gè)作用力合力，一對(duì)磁力線切割結(jié)構(gòu)中，產(chǎn)生了兩個(gè)這樣的作用力合力，這兩個(gè)作用力合力是互補(bǔ)的。
[0008]—對(duì)磁力線切割結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)1命名為J1，結(jié)構(gòu)2命名為J2，J1中的鐵芯填補(bǔ)了J2中的鐵芯空擋，反過(guò)來(lái)也一樣，并且互相填補(bǔ)了鐵芯空擋，形成互補(bǔ)關(guān)系，這些磁力線切割結(jié)構(gòu)中的永磁體與鐵芯的吸引力形成了互補(bǔ)關(guān)系，換句話說(shuō):讓J1的F1最(大)小值時(shí)，J2的F1處于最(小)大值，從而減小了啟動(dòng)力矩也消減了整體震動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的鐵芯結(jié)構(gòu)也能消除系統(tǒng)性震動(dòng)。只是產(chǎn)生了一些內(nèi)部應(yīng)力變化，比如轉(zhuǎn)子盤(pán)內(nèi)部應(yīng)力和線圈環(huán)的內(nèi)部應(yīng)力變化。這些應(yīng)力變化是局部的，沒(méi)有在系統(tǒng)上顯示出來(lái)，設(shè)備是微力啟動(dòng)的。
[0009]這樣的結(jié)構(gòu)還有一個(gè)好處是，轉(zhuǎn)子盤(pán)切割磁力線的能力增加了一倍，而設(shè)備的直徑并沒(méi)有增加，往往這類(lèi)設(shè)備的直徑比長(zhǎng)度更敏感。
[0010]定義:
[0011]永磁體環(huán)半徑:是指永磁體中心位置到環(huán)心的距離；
[0012]線圈環(huán)半徑:是指線圈中鐵芯在近間隙端面的幾何中心到線圈環(huán)中心的距離；
[0013]磁力線切割結(jié)構(gòu)半徑:永磁體環(huán)半徑與線圈環(huán)半徑盡量保持相等或接近，這樣能保證磁力線切割最大化，等同于永磁體環(huán)半徑或者線圈環(huán)半徑；
[0014]轉(zhuǎn)子可以包含有多個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)來(lái)增加總功率。在一個(gè)盤(pán)面上可配備有多個(gè)不同半徑的磁力線切割結(jié)構(gòu)。
[0015]一對(duì)相同半徑的磁力線切割結(jié)構(gòu)配置在轉(zhuǎn)子盤(pán)的兩個(gè)面上，一個(gè)盤(pán)上可以配有多對(duì)這樣的磁力線切割結(jié)構(gòu)。
[0016]如圖5，這兩個(gè)磁力線切割結(jié)構(gòu)中的鐵芯是交錯(cuò)的，而永磁體是對(duì)齊分布的。
[0017]如圖6，這兩個(gè)磁力線切割結(jié)構(gòu)中的鐵芯是對(duì)齊的，而永磁體是交錯(cuò)分布的。
[0018]在這里說(shuō)明一下圖5的方案比圖6的方案多一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，轉(zhuǎn)子盤(pán)兩面的永磁體有個(gè)互相加強(qiáng)的作用。
[0019]如圖7，是多轉(zhuǎn)子盤(pán)的情況，在每?jī)蓚€(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)之間的磁力線切割結(jié)構(gòu)中的線圈環(huán)，是合并在一起的，省掉了磁軛環(huán)。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖3、4、5、6、7的圖示說(shuō)明:轉(zhuǎn)子盤(pán)上的永磁體環(huán)與線圈環(huán)相對(duì)位置的沿周線展開(kāi)視圖的一部分，視角是從盤(pán)外看向軸心線并垂直于軸心線的。
[0021]圖1-盤(pán)式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子盤(pán)加永磁體環(huán)的軸向視圖，以12塊永磁體構(gòu)成為例。
[0022]圖2-線圈環(huán)的軸向視圖，以9個(gè)有鐵芯線圈構(gòu)成為例。
[0023]圖3鐵芯的近間隙端為方形的情況。
[0024]圖4鐵芯的近間隙端為T(mén)形的情況。
[0025]圖5雙定子，帶方形頭鐵芯線圈，鐵芯位置交錯(cuò)，轉(zhuǎn)子雙面帶永磁體，永磁體位置對(duì)齊。
[0026]圖6雙定子，帶方形頭鐵芯線圈，鐵芯位置對(duì)齊，轉(zhuǎn)子雙面帶永磁體，永磁體位置交錯(cuò)。
[0027]圖7多轉(zhuǎn)子情況的一種，鐵芯位置交錯(cuò)，永磁體位置對(duì)齊。
[0028]圖中的文字說(shuō)明
[0029]1轉(zhuǎn)子盤(pán)
[0030]2永磁體
[0031]3轉(zhuǎn)子盤(pán)軸部
[0032]4磁軛環(huán)，由硅鋼片(帶)纏繞而成
[0033]5纏繞在鐵芯上的線圈
[0034]6方形頭鐵芯
[0035]7T形頭鐵芯
[0036]8永磁體與鐵芯間隙，本文中簡(jiǎn)稱(chēng)間隙
[0037]9在虛線矩形框內(nèi)為無(wú)磁軛線圈環(huán)的一部分
【具體實(shí)施方式】
[0038]如圖5，這個(gè)系統(tǒng)是由一個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)、一對(duì)(兩個(gè))磁力線切割結(jié)構(gòu)組成，磁力線切割結(jié)構(gòu)分布在轉(zhuǎn)子盤(pán)的兩邊，永磁體(2)環(huán)固定在轉(zhuǎn)子盤(pán)面上并且是對(duì)齊分布的，圖中轉(zhuǎn)子盤(pán)(1)兩側(cè)的永磁體是對(duì)齊的，兩側(cè)線圈環(huán)中的鐵芯(6)位置交錯(cuò)，圖中轉(zhuǎn)子盤(pán)(1)左側(cè)的鐵芯與右側(cè)鐵芯錯(cuò)位，互相填補(bǔ)了鐵芯空擋，這個(gè)效果經(jīng)過(guò)了實(shí)際樣機(jī)的驗(yàn)證。
[0039]如圖7所示，圖中包含5個(gè)部分，從左到右依次是1、線圈環(huán)，2、轉(zhuǎn)子盤(pán)和永磁體環(huán)，
3、無(wú)磁軛線圈環(huán)，4、轉(zhuǎn)子盤(pán)和永磁體環(huán)，5、線圈環(huán)。構(gòu)成了多個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)發(fā)電機(jī)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種盤(pán)式有鐵芯發(fā)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子、磁力線切割結(jié)構(gòu)、定子等，轉(zhuǎn)子包含軸、轉(zhuǎn)子盤(pán)，磁力線切割結(jié)構(gòu)包含有永磁體環(huán)和線圈環(huán)，其特征是:轉(zhuǎn)子包含有一個(gè)或者一個(gè)以上的轉(zhuǎn)子盤(pán)，每個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)配備有一對(duì)或一對(duì)以上的磁力線切割結(jié)構(gòu)，在一對(duì)磁力線切割結(jié)構(gòu)中，產(chǎn)生了兩個(gè)作用力合力，這兩個(gè)作用力合力是互補(bǔ)的。2.如權(quán)利要求1中所述轉(zhuǎn)子盤(pán)配備的磁力線切割結(jié)構(gòu)，其特征是:在一個(gè)盤(pán)面上配備有多于一個(gè)的不同半徑磁力線切割結(jié)構(gòu)。3.如權(quán)利要求1中所述轉(zhuǎn)子盤(pán)上配備的磁力線切割結(jié)構(gòu)，其特征是:一對(duì)相同半徑的磁力線切割結(jié)構(gòu)配置在轉(zhuǎn)子盤(pán)的兩個(gè)面上，一個(gè)盤(pán)上可以配有多對(duì)這樣半徑不同的磁力線切割結(jié)構(gòu)。4.如權(quán)利要求3中所述一對(duì)相同半徑的磁力線切割結(jié)構(gòu)，其特征是:這兩個(gè)磁力線切割結(jié)構(gòu)中的鐵芯位置是對(duì)齊的，而永磁體位置是交錯(cuò)分布的。5.如權(quán)利要求3中所述一對(duì)相同半徑的磁力線切割結(jié)構(gòu)，其特征是:這兩個(gè)磁力線切割結(jié)構(gòu)中的鐵芯位置是交錯(cuò)的，而永磁體位置是對(duì)齊分布的。6.如權(quán)利要求1中所述的轉(zhuǎn)子和磁力線切割結(jié)構(gòu)，其特征是:轉(zhuǎn)子中有多于一個(gè)的轉(zhuǎn)子盤(pán)，在相鄰的兩個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)之間的磁力線切割結(jié)構(gòu)中的線圈環(huán)，是合并在一起的，省掉了磁軛。
【專(zhuān)利摘要】一種盤(pán)式有鐵芯發(fā)電機(jī)，屬于電力設(shè)備、電器設(shè)備、新能源、風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域。包括轉(zhuǎn)子、磁力線切割結(jié)構(gòu)、定子；磁力線切割結(jié)構(gòu)包含永磁體環(huán)和線圈環(huán)，線圈環(huán)由帶鐵心線圈和磁軛環(huán)組成，本發(fā)電機(jī)一般情況至少有一對(duì)(兩套)磁力線切割結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低，運(yùn)行穩(wěn)定振動(dòng)小，單位體積功率大，微力啟動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)；易于制作和維護(hù)，即適合小規(guī)模生產(chǎn)，也適合大規(guī)模流水線批量產(chǎn)，基本沒(méi)有硅鋼片邊角料的產(chǎn)生，可以作為發(fā)電機(jī)更新?lián)Q代產(chǎn)業(yè)推廣。
【IPC分類(lèi)】H02K16/00, H02K1/22, H02K1/12
【公開(kāi)號(hào)】CN105262249
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510783055
【發(fā)明人】丁樹(shù)文
【申請(qǐng)人】丁樹(shù)文
【公開(kāi)日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年11月17日