專利名稱：模塊化永磁同步發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
模塊化永磁同步發(fā)電機技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種發(fā)電機，具體地說是模塊化永磁同步發(fā)電機。
技術(shù)背景[0002]汽柴油發(fā)電機組已有很長的發(fā)展歷史，歷經(jīng)了皮帶傳動、自動電壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié) 勵磁、和數(shù)碼變頻三個重大階段。目前由于采用高功率密度的永磁發(fā)電機和數(shù)字控制 器，汽柴油發(fā)電機組的重量體積大大減小，甚至實現(xiàn)了便攜化，輸出電能的質(zhì)量也較之 前有了大幅提高。永磁發(fā)電機是整個汽柴油發(fā)電機組的重要組成部分，其體積、重量、 效率、轉(zhuǎn)矩波動等直接關(guān)系到整個機組系統(tǒng)的便攜性、效率和噪聲水平。因此改善機組 中的永磁發(fā)電機的性能，尤其是增加其功率密度以減小體積、重量，提高其效率，減小 其轉(zhuǎn)矩波動以降低系統(tǒng)的振動和噪聲水平是進一步改善汽柴油發(fā)電機組性能的關(guān)鍵點。[0003]汽柴油發(fā)電機組中的永磁同步發(fā)電機的繞組結(jié)構(gòu)大都采用普通的集中式繞組或 常規(guī)分布繞組。普通集中式繞組的端部較短，因此繞組的電阻較小，發(fā)電機的銅耗較 ??；而且繞制方便，可采用自動繞線機繞線，易于量產(chǎn)。但普通集中式繞組的電動勢基 波繞組因數(shù)較低(一般只有0.866)，這從一定程度上限制了發(fā)電機的功率密度。普通的 集中繞組也無法削弱電動勢中5次和7次諧波帶來的不良影響(5、7次諧波的繞組因數(shù)較 高)，會引起較大的齒槽轉(zhuǎn)矩和附加轉(zhuǎn)矩脈動。如果采用分布繞組，輔以適當(dāng)?shù)亩叹嗫梢?在保持基波繞組因數(shù)很高的同時極大地減小高次，尤其是5、7次諧波的繞組因數(shù)，從而 提高發(fā)電機輸出電壓的正弦程度，并減小轉(zhuǎn)矩脈動。但是，這種繞組的端部很長，電阻 較大，從而導(dǎo)致發(fā)電機的銅耗高、效率低。在不采用斜極或斜槽等加工方式的情況下， 使用這種繞組的發(fā)電機的齒槽轉(zhuǎn)矩也很高。這種繞組由于跨越數(shù)個齒，不便于機械化嵌 線，不易量產(chǎn)，加工成本較高。實用新型內(nèi)容[0004]實用新型目的針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，本實用新型的目的是 提供一種模塊化永磁同步發(fā)電機，該電機能夠解決傳統(tǒng)永磁同步發(fā)電機齒槽轉(zhuǎn)矩大等缺 點。同時，由于采用特殊的集中式繞組，該種發(fā)電機能夠大大提高輸出電壓波形的正弦 程度，減小發(fā)電機銅耗，提高發(fā)電機的功率密度。[0005]技術(shù)方案為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案為一種模塊化永磁同步發(fā) 電機，包括轉(zhuǎn)子軛、永磁體、三相定子繞組和定子鐵芯，其中永磁體均勻地貼裝在轉(zhuǎn)子 軛的內(nèi)表面，定子鐵芯的定子齒數(shù)比永磁體的片數(shù)多二，可用的組合有10極12槽、16極 18槽、22極對槽……以此類推；所述定子齒上包覆有槽絕緣層，三相定子繞組繞在槽絕 緣層外；所述定子鐵芯的定子齒均勻分為六部分，每相繞組占據(jù)其中相對的兩部分，繞 在對應(yīng)的槽上，僅相鄰兩個部分之間的六個槽內(nèi)繞有異相繞組，其余槽內(nèi)均繞制同相繞 組。[0006]轉(zhuǎn)子軛的結(jié)構(gòu)為外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，貼裝永磁體的順序為N-S相互交替。[0007]三相定子繞組均為集中式，每相繞組的一端連接在一起，另一端引出作為發(fā)電 機的電氣輸出接口。[0008]該模塊化永磁同步發(fā)電機還包括開有鍵槽的轉(zhuǎn)子軸套，發(fā)電機轉(zhuǎn)子通過此鍵槽 與汽柴油機的轉(zhuǎn)軸相連，并通過鍵槽固定。[0009]有益效果本實用新型具有以下有益效果首先，采用外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，永磁體貼 裝在轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)表面上，可以利用轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時的離心力，防止永磁體飛逸損壞。 與其它固定永磁體的方式(如深埋、內(nèi)轉(zhuǎn)子上開燕尾槽等)相比，此種方法成本具有成本 低、易加工的優(yōu)點。同時，外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁發(fā)電機的定子開口朝外，更便于繞線機下 線，同時也利于轉(zhuǎn)子永磁體散熱。其次，由于采用了特殊的齒數(shù)槽數(shù)配合方式和繞組形 式，該種發(fā)電機與傳統(tǒng)集中式繞組永磁同步發(fā)電機相比，具有基波繞組因數(shù)高、電/磁 勢諧波含量低、發(fā)出電壓正弦程度高等優(yōu)點；與分布式繞組永磁同步發(fā)電機相比，具有 繞組端部短、電阻小、銅耗低等優(yōu)點。同時，特殊的齒數(shù)槽數(shù)配合，也大大減小了發(fā)電 機的齒槽轉(zhuǎn)矩，可提高發(fā)電機組運行的平穩(wěn)性。最后，該種發(fā)電機可以分模塊加工，這 在制造大容量發(fā)電機時具有重要意義。


[0010]圖1是本實用新型16極18槽模塊化永磁發(fā)電機實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；[0011]圖2是本實用新型轉(zhuǎn)子的剖視圖；[0012]圖3是本實用新型繞組展開圖。
具體實施方式
[0013]
以下結(jié)合附圖和具體實施例，進一步闡明本實用新型，應(yīng)理解這些實施例僅用 于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍，在閱讀了本實用新型之后，本領(lǐng)域 技術(shù)人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。[0014]如圖1和圖2所示，一種模塊化永磁同步發(fā)電機，包括外置式集的轉(zhuǎn)子軛1、貼 裝在轉(zhuǎn)子內(nèi)表面的稀土永磁體2、定子鐵芯4和三相繞組3以及轉(zhuǎn)子軸套5組成。稀土永 磁體2均勻地分布在轉(zhuǎn)子軛內(nèi)表面，每個極面下有一片永磁體。定子齒數(shù)比轉(zhuǎn)子極數(shù)， 也即轉(zhuǎn)子永磁體片數(shù)多二。定子齒上包有槽絕緣層，定子繞組繞在槽絕緣層外。繞制完 畢后線圈由槽鍥固定。圖1以正負(fù)號的形式示意了定子繞組的繞制方式。若正號表示該 半槽中繞組繞向為垂直紙面向內(nèi)，則負(fù)號表示對應(yīng)半槽中繞組繞向為垂直紙面向外。圖 3則為詳細的繞組展開圖，可見每副繞組均為集中式。每相繞組的一端(χ、y、ζ)連接 在一起，另一端(U、V、w)引出作為發(fā)電機的電氣輸出接口，以形成星形接線，抵消三 次諧波電流。[0015]轉(zhuǎn)子軸套5上開有鍵槽，發(fā)電機轉(zhuǎn)子通過此鍵槽與汽柴油機的轉(zhuǎn)軸相連，并通 過鍵固定。定子4經(jīng)由其上的八個螺孔通過螺栓安裝至機組的支架上。安裝時要保證轉(zhuǎn) 子軸套、汽柴油機轉(zhuǎn)軸、定子的中心線在同一直線上。[0016]以16極18槽的模塊化永磁同步發(fā)電機為例，其繞組的連接順序可表示為 A，AA' B，ΒΒ，C，CC，A，ΑΑ，B，ΒΒ，C，CC，，其中 Α、B、C 分別代表三個相的繞組，’代表該齒上所繞繞組的感應(yīng)電勢為反向。這種繞組排布方式可用圖3 中的繞組展開圖更明確地表示。[0017]此種繞組為集中式繞組，繼承了集中式繞組便于加工、端部小的優(yōu)點。同時采 用此種繞組使發(fā)電機槽/極數(shù)比為分?jǐn)?shù)，提高了電動勢的正弦程度，減小了齒槽轉(zhuǎn)矩。[0018]實際制造時，這種發(fā)電機的定子可以分為六塊制造，各模塊分別加工嵌線后再 拼接配合在一起。
權(quán)利要求1.一種模塊化永磁同步發(fā)電機，包括轉(zhuǎn)子軛(1)、永磁體O)、三相定子繞組(3)和 定子鐵芯G)，其特征在于永磁體(2)設(shè)置在轉(zhuǎn)子軛(1)的內(nèi)表面，定子鐵芯(4)的定 子齒數(shù)比永磁體( 的片數(shù)多二；所述定子鐵芯(4)的定子齒上包覆有槽絕緣層，三相定 子繞組C3)繞在槽絕緣層外；所述定子鐵芯(4)的定子齒均勻分為六部分，每相繞組占據(jù) 其中相對的兩部分，繞在對應(yīng)的槽上，僅相鄰兩個部分之間的六個槽內(nèi)繞有異相繞組， 其余槽內(nèi)均繞制同相繞組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述模塊化永磁同步發(fā)電機，其特征在于所述轉(zhuǎn)子軛(1)的結(jié)構(gòu) 為外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，貼裝永磁體O)的順序為N-S相互交替。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述模塊化永磁同步發(fā)電機，其特征在于所述三相定子繞組(3) 均為集中式，每相繞組的一端連接在一起，另一端引出作為發(fā)電機的電氣輸出接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述模塊化永磁同步發(fā)電機，其特征在于還包括開有鍵槽的轉(zhuǎn) 子軸套(5)，發(fā)電機轉(zhuǎn)子通過此鍵槽與汽柴油機的轉(zhuǎn)軸相連，并通過鍵槽固定。
專利摘要本實用新型公開了一種模塊化永磁同步發(fā)電機，包括轉(zhuǎn)子軛、稀土永磁體、三相定子繞組和定子鐵芯，其中永磁體均勻地貼裝在轉(zhuǎn)子軛的內(nèi)表面，定子鐵芯的定子齒數(shù)比永磁體的片數(shù)多二；定子齒上包覆有槽絕緣層，三相定子繞組繞在槽絕緣層外；所述定子鐵芯的定子齒均勻分為六部分，每相繞組占據(jù)其中相對的兩部分，繞在對應(yīng)的槽上，僅相鄰兩個部分之間的六個槽內(nèi)繞有異相繞組，其余槽內(nèi)均繞制同相繞組。本實用新型能夠解決傳統(tǒng)永磁同步發(fā)電機齒槽轉(zhuǎn)矩大等缺點。同時，由于采用特殊的集中式繞組，該種發(fā)電機能夠大大提高輸出電壓波形的正弦程度，減小發(fā)電機銅耗，提高發(fā)電機的功率密度。
文檔編號H02K21/02GK201813292SQ20102055447
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者彭飛, 肖鷹, 董劍寧, 金龍, 黃允凱 申請人:東南大學(xué)