一種舵盤形定子雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種舵盤形定子雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機，其包括一個定子和安裝在轉(zhuǎn)子軸上且分別位于定子兩側(cè)的兩個轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子包括一呈盤狀的轉(zhuǎn)子磁軛和以轉(zhuǎn)子軸的中軸線為中心線間隔環(huán)設(shè)在轉(zhuǎn)子磁軛內(nèi)側(cè)面上的2X個永磁轉(zhuǎn)子極，X為正整數(shù)，永磁轉(zhuǎn)子極軸向設(shè)置且2X個永磁轉(zhuǎn)子極的極性交替排列，定子包括一環(huán)形支撐架和間隔環(huán)設(shè)在環(huán)形支撐架周圈、數(shù)量為2X的Y倍、由冷軋取向高硒硒鋼片疊加并固接形成且軸向延伸的長條狀定子鐵芯單元，每片取向高硒硒鋼片的取向方向與磁路的走向一致，Y為正整數(shù)，電樞繞組分成Y相繞制在定子鐵芯單元上。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、體積小、重量輕、鐵損低和發(fā)電效率高的優(yōu)點。
【專利說明】一種舵盤形定子雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)電機領(lǐng)域，具體的說是一種舵盤形定子雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機。

【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)電機基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律，其構(gòu)造的一般原則是用適當?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo) 電材料構(gòu)成互相進行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達到能量轉(zhuǎn)換的目的。由 于在能量轉(zhuǎn)換的過程中必然存在各種形式的能量損耗，導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)換效率的降低，如何最 大限度的降低能量損耗以提升能量的轉(zhuǎn)換效率，是發(fā)電機領(lǐng)域技術(shù)人員不斷探索的技術(shù)問 題。
[0003] 常規(guī)的發(fā)電機一般包括殼體、定子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子軸和電樞繞組等，電樞繞組繞制在 定子上，轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子軸的帶動下旋轉(zhuǎn)，使穿過電樞繞組的磁通發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動 勢。目前有多種形式的發(fā)電機，盡管各種發(fā)電機的發(fā)電原理相同，但是在整體構(gòu)造、體積重 量、制造成本以及最關(guān)鍵的發(fā)電效率上存在著極大的差異。
[0004] 在專利申請?zhí)枮?00910186156. 2、名稱為"雙轉(zhuǎn)子軸向磁通切換型混合勵磁同步 發(fā)電機"的發(fā)明專利申請中公開了一種雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機，該雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機利用"H"型單元定子 鐵芯拼裝成圓形定子，在圓形定子的兩側(cè)同軸安裝兩個盤式轉(zhuǎn)子，電樞繞組周向纏繞在"H" 型單元定子鐵芯的定子齒上，永磁體交錯排列在相鄰"H"型單元定子鐵芯中間，永磁體切向 充磁，永磁體上繞制勵磁繞組，通入勵磁繞組中的直流電產(chǎn)生周向磁場，增強或削弱永磁磁 場。
[0005] 上述軸向磁通切換型發(fā)電機的磁通走向是由永磁體N極出發(fā)，依次經(jīng)"H"型單元 定子鐵芯、氣隙、轉(zhuǎn)子極、轉(zhuǎn)子磁軛、相鄰轉(zhuǎn)子極、氣隙、相鄰"H"型單元定子鐵芯，再回到永 磁體S極，形成環(huán)形磁通回路。
[0006] 可見，在軸向磁通切換型發(fā)電機的環(huán)形磁通回路中，有兩個90度的轉(zhuǎn)彎是在"H" 型單元定子鐵芯內(nèi)完成，該種磁通回路設(shè)置存在兩個嚴重的缺陷：1)定子鐵芯只能采用無 取向、導(dǎo)磁率低且鐵損高的普通硅鋼片沖制，在鐵芯內(nèi)，磁通路徑還需要完成兩個90度的 轉(zhuǎn)彎，這樣就進一步加大加長了磁場的磁路，增加了磁場在鐵芯內(nèi)的渦流損耗(鐵損包括磁 性材料的磁滯損耗和潤流損耗，磁滯損耗是指鐵磁材料作為磁介質(zhì)，在一定勵磁磁場下產(chǎn) 生的固有損耗；渦流損耗是指磁通發(fā)生交變時，鐵芯產(chǎn)生感應(yīng)電動勢進而產(chǎn)生感應(yīng)電流，感 應(yīng)電流呈旋渦狀，稱之為渦流，感應(yīng)電流在鐵芯電阻上產(chǎn)生的損耗就是渦流損耗)，從而必 然導(dǎo)致發(fā)電效率的降低；2)該磁通回路多占用了從"H"型單元鐵芯定子齒到相鄰定子齒之 間的橫向的磁路長度，使得定子鐵芯的數(shù)量和長度均有了增加，同時，該多占用的橫向磁路 長度同樣也是處在定子鐵芯內(nèi)，由于定子鐵芯只能采用導(dǎo)磁率低、鐵損高的普通硅鋼片沖 制，其必然導(dǎo)致鐵損的進一步增加。
[0007] 上述兩個缺陷對發(fā)電機的性能造成了嚴重的影響，使得該發(fā)電機的發(fā)電效率只能 達到80%。在結(jié)構(gòu)上：1)該軸向磁通切換型發(fā)電機的定子采用了"H"型單元鐵芯，"H"型鐵 芯的制作需要在條形硅鋼片的兩端沖出兩個凹口，在凹口內(nèi)纏繞電樞繞組，該鐵芯結(jié)構(gòu)浪 費了凹口部位的硅鋼材料，其硅鋼材料的利用率僅在75%左右；2)該軸向磁通切換型發(fā)電 機的定子中設(shè)置永磁體和勵磁繞組，增加了定子的體積和重量；3)該軸向磁通切換型發(fā)電 機的轉(zhuǎn)子軸采用非導(dǎo)磁的特殊材料，進一步增加了成本。
[0008] 本案 申請人:試驗用冷軋取向高硒硒鋼片制作節(jié)能電機的研究已多年，曾獲得過多 項發(fā)明專利，其中一項專利號為200610043463. 1、名稱為"分相磁路發(fā)電機"的發(fā)明專利中 公開了一種發(fā)電機，該發(fā)電機的定子鐵芯使用冷軋取向高硒硒鋼片疊壓而成，定子磁極由 鐵芯柱和鐵芯座組成，其中，鐵芯座為燕尾形，其由高硒硒鋼片分別向兩側(cè)均分形成，相鄰 鐵芯座緊密鄰接，由于采用了取向高硒硒鋼片，磁通路徑與高硒硒鋼片的導(dǎo)磁方向一致，在 一定程度上降低了鐵損，發(fā)電效率可以達到86%。但是，仔細分析該分相磁路發(fā)電機的磁通 路徑可發(fā)現(xiàn)，整個磁通回路在定子鐵芯內(nèi)仍然存在兩個90度的拐彎，該兩個90度的拐彎對 該分相磁路發(fā)電機的影響和前述軸向磁通切換型發(fā)電機中"H"型單元鐵芯內(nèi)的90度拐彎 對軸向磁通切換型發(fā)電機的影響一樣，會導(dǎo)致大量鐵損以及定子體積和重量的增加，成為 該分相磁路發(fā)電機在提升發(fā)電效率問題上的"瓶頸"。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、體積小、重量輕、鐵損低且發(fā)電效 率高的舵盤形定子雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機。
[0010] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的舵盤形定子雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機包括一個定子和安 裝在轉(zhuǎn)子軸上且分別位于定子兩側(cè)的兩個結(jié)構(gòu)相同的轉(zhuǎn)子，定子和兩個轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置，其 結(jié)構(gòu)特點是所述轉(zhuǎn)子包括一呈盤狀的轉(zhuǎn)子磁軛和以轉(zhuǎn)子軸的中軸線為中心線間隔環(huán)設(shè)在 轉(zhuǎn)子磁軛內(nèi)側(cè)面上的2X個永磁轉(zhuǎn)子極，X為正整數(shù)，永磁轉(zhuǎn)子極軸向設(shè)置且2X個永磁轉(zhuǎn)子 極的極性交替排列，定子包括一環(huán)形支撐架和間隔環(huán)設(shè)在環(huán)形支撐架周圈、數(shù)量為2X的Y 倍、由冷軋取向高硒硒鋼片疊加并固接形成且軸向延伸的長條狀定子鐵芯單元，每片取向 高硒硒鋼片的取向方向與磁路的走向一致，Y為正整數(shù)，電樞繞組分成Y相繞制在定子鐵芯 單元上。
[0011] 本發(fā)明永磁發(fā)電機的發(fā)電原理是：使用拖動電機帶動轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子軸帶動兩 個轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動產(chǎn)生交變的磁場，使穿過電樞繞組的磁通發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。
[0012] 上述結(jié)構(gòu)中，其中的一條磁通回路為：磁通由左側(cè)某一永磁轉(zhuǎn)子極的N極出發(fā)，依 次經(jīng)由左側(cè)氣隙、其中一定子鐵芯單元、右側(cè)氣隙、右側(cè)永磁轉(zhuǎn)子極、右側(cè)轉(zhuǎn)子磁軛、右側(cè)相 鄰永磁轉(zhuǎn)子極、右側(cè)氣隙、另一定子鐵芯單元、左側(cè)氣隙、左側(cè)相鄰永磁轉(zhuǎn)子極、左側(cè)轉(zhuǎn)子磁 軛，再回到出發(fā)點永磁轉(zhuǎn)子極的S極。
[0013] 由上述磁通路徑可知；1)利用左右兩個轉(zhuǎn)子上的永磁轉(zhuǎn)子極與中間的定子鐵芯單 元形成暢通的環(huán)形磁路，利用長條形定子鐵芯單元的結(jié)構(gòu)，鐵芯內(nèi)的導(dǎo)磁路徑為徑直走向， 與冷乳取向高硒硒鋼片的取向一致，鐵損最低；2)由于轉(zhuǎn)子磁軛內(nèi)無交變磁場，轉(zhuǎn)子磁軛內(nèi) 的鐵損與定子鐵芯單元的鐵損相比微乎其微，即鐵損主要發(fā)生在定子鐵芯單元內(nèi)而不是轉(zhuǎn) 子磁軛內(nèi)，在本發(fā)明中，將磁通回路的轉(zhuǎn)彎全部設(shè)計在轉(zhuǎn)子磁軛內(nèi)而不是定子鐵芯單元內(nèi)， 可以最大限度的降低鐵損的發(fā)生；3)由于在定子鐵芯單元內(nèi)采用了直線式導(dǎo)磁的磁路，磁 路在定子鐵芯單元內(nèi)不需要轉(zhuǎn)彎，即在鐵芯內(nèi)不用留出供磁路橫向轉(zhuǎn)彎的空間，使得定子 鐵芯單元的體積可以縮小，從而使得鐵芯的用料更省，節(jié)省了鐵芯用料也必然使得整個定 子的體積和重量得以減??；4)定子鐵芯單元采用了該種直線式導(dǎo)磁的磁路，鐵芯內(nèi)沒有任 何拐彎，使得定子鐵芯單元內(nèi)的磁路最短，即發(fā)生鐵損的路徑得到了最大限度的縮短，必然 使得整個磁通回路上鐵損得到了更進一步的降低。由上述可知，在本發(fā)明中，從設(shè)計原理和 整體結(jié)構(gòu)上均針對發(fā)電機最關(guān)鍵的發(fā)電效率問題，通過最大限度的降低鐵損從而實現(xiàn)了大 幅度提高發(fā)電效率的目的。
[0014] 所述轉(zhuǎn)子磁軛上以轉(zhuǎn)子軸的中軸線為中心線間隔環(huán)設(shè)多個由非導(dǎo)磁材料制成的 壓塊，壓塊通過由非導(dǎo)磁材料制成的定位銷固定在轉(zhuǎn)子磁軛上，永磁轉(zhuǎn)子極可過盈安裝在 相鄰壓塊之間。由于永磁轉(zhuǎn)子極需要采用磁性極強的永磁體，其安裝和固定均十分不便，本 發(fā)明中，首先在轉(zhuǎn)子磁軛上通過定位銷間隔安裝多塊壓塊，再將永磁轉(zhuǎn)子極擠緊安裝在壓 塊之間，最后再用強力膠將永磁轉(zhuǎn)子極、壓塊和轉(zhuǎn)子磁軛三者粘接為一體，可見，通過該種 安裝結(jié)構(gòu)，通過壓塊將永磁轉(zhuǎn)子極牢固限制住，永磁轉(zhuǎn)子極的安裝十分牢固，避免了其在高 速轉(zhuǎn)動中發(fā)生位置滑移，保證了轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。由于采用了磁力極強的永磁體，節(jié)省了 發(fā)電機勵磁用的電功率，其可使發(fā)電機提1? 5%左右的效率。
[0015] 所述壓塊的內(nèi)端面與轉(zhuǎn)子磁軛貼合，壓塊外端的兩側(cè)各探出一條壓沿，永磁轉(zhuǎn)子 極外端部的兩側(cè)開設(shè)有與上述壓沿配合的沉臺。采用該種結(jié)構(gòu)，壓塊通過壓沿將永磁轉(zhuǎn)子 極緊壓在轉(zhuǎn)子磁軛上，同時配合永磁轉(zhuǎn)子極與壓塊之間的過盈安裝結(jié)構(gòu)以及強力膠的粘接 作用，使得永磁轉(zhuǎn)子極、壓塊和轉(zhuǎn)子磁軛三者壓粘為一體結(jié)構(gòu)，永磁轉(zhuǎn)子極的安裝更加牢 固。
[0016] 所述環(huán)形支撐架包括圓環(huán)盤，圓環(huán)盤的外環(huán)面上間隔開設(shè)有多個徑向延伸的缺 口，定子鐵芯單元的中部徑向插裝在缺口內(nèi)，定子鐵芯單元長度方向的兩個端部探出缺口 兩側(cè)，電樞繞組穿過定子鐵芯單元之間的間隙并繞制在定子鐵芯單元的端部上。采用該種 安裝結(jié)構(gòu)，將定子鐵芯單元的中部卡在圓環(huán)盤上，定子鐵芯單元端部之間的間隔形成用于 纏繞線圈的纏線溝，電樞繞組即繞在該纏線溝內(nèi)。
[0017] 所述定子鐵芯單元中部的兩側(cè)設(shè)有與缺口對應(yīng)卡裝的卡口。設(shè)置卡口的結(jié)構(gòu)，將 定子鐵芯單元穩(wěn)定限制在缺口內(nèi)，避免定子鐵芯單元發(fā)生軸向滑移，使得定子鐵芯單元與 圓環(huán)盤卡裝為一體結(jié)構(gòu)，保證了定子整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0018] 所述圓環(huán)盤的兩側(cè)在與每個缺口相對應(yīng)的位置上分別垂直固接有用于支撐定子 鐵芯單元端部的支撐耳板。由于定子鐵芯單元為長條形且定子鐵芯單元需要軸向設(shè)置，所 謂軸向設(shè)置即是定子鐵芯單元與轉(zhuǎn)子軸的中軸線平行設(shè)置，定子鐵芯單元不能發(fā)生偏斜， 一旦定子鐵芯單元發(fā)生偏斜，會導(dǎo)致磁路與冷軋取向高硒硒鋼片的取向不一致，從而使得 鐵損增加。在兩側(cè)分別設(shè)置支撐耳板是為了保證定子鐵芯單元的軸向設(shè)置，避免定子鐵芯 單元發(fā)生徑向偏斜和松動，保證定子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0019] 所述定子鐵芯單元之間在圓環(huán)盤的兩側(cè)分別設(shè)有用于避免電樞繞組從定子鐵芯 單元間隙內(nèi)滑出的擋線板，定子鐵芯單元端部的兩側(cè)分別設(shè)有用于將擋線板限制在定子鐵 芯單元間隙內(nèi)的鐵芯擋沿。由前述可知，定子鐵芯單元端部之間的間隙形成了纏線溝，該纏 線溝的兩端均敞口，為了避免電樞繞組中的線圈從纏線溝的敞口處滑脫，故而專門設(shè)置擋 線板，使得該纏線溝形成可供電樞繞組的線圈穿過的通道，保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。同時，擋線 板的固定則是由鐵芯擋沿來完成，具體操作時，先纏好電樞繞組之后再將擋線板插裝在鐵 芯擋沿的內(nèi)側(cè)即可。
[0020] 在本發(fā)明中，發(fā)電機的功率與永磁轉(zhuǎn)子極的數(shù)量、鐵芯單元的疊厚以及寬度呈正 比例關(guān)系，依據(jù)實際情況并考慮制造成本，永磁轉(zhuǎn)子極優(yōu)選為使用八個，即X取整數(shù)4,定子 鐵芯單元的數(shù)量則根據(jù)發(fā)電機的相數(shù)來定，由于常見的發(fā)電機為單相、兩相和三相，因此， 在永磁轉(zhuǎn)子極使用八個的情況下，定子鐵芯單元的數(shù)量優(yōu)選為八個、十六個或二十四個，即 Y取整數(shù)1、2或3。
[0021] 綜上所述，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、體積小、重量輕、鐵損低和發(fā)電效率高的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明： 圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)的縱向剖面圖； 圖2為本發(fā)明中轉(zhuǎn)子設(shè)置八個永磁轉(zhuǎn)子極的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明其中一種實施方式的定子和轉(zhuǎn)子的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為圖3中的環(huán)形支撐架的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明另一種實施方式的定子和轉(zhuǎn)子的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為圖5所示的定子和轉(zhuǎn)子的平面展開示意圖； 圖7為圖5中虛線圓A內(nèi)的放大結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為本發(fā)明中定子鐵芯單元一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0023] 參照附圖，本發(fā)明的舵盤形定子雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機的一種實施方式為包括一個定 子4和安裝在轉(zhuǎn)子軸2上且分別位于定子4兩側(cè)的兩個轉(zhuǎn)子3,定子4與兩個轉(zhuǎn)子3同軸設(shè) 置。如圖1所示，發(fā)電機還包括殼體1、前后兩個端蓋5以及安裝在轉(zhuǎn)子軸2端部的皮帶輪 6,轉(zhuǎn)子軸2通過軸承轉(zhuǎn)動安裝在兩個端蓋5之間，轉(zhuǎn)子軸2穿過定子4的中心孔，兩個轉(zhuǎn)子 3通過螺栓固定安裝在轉(zhuǎn)子軸2上。其中，轉(zhuǎn)子3包括一呈盤狀的轉(zhuǎn)子磁軛31和以轉(zhuǎn)子軸 2的中軸線為中心線間隔環(huán)設(shè)在轉(zhuǎn)子磁軛31內(nèi)側(cè)面上的2X個永磁轉(zhuǎn)子極32，X為正整數(shù)， 永磁轉(zhuǎn)子極32軸向設(shè)置且2X個永磁轉(zhuǎn)子極32的極性交替排列，所謂極性交替排列是指用 于形成永磁轉(zhuǎn)子極32的各永磁體的極性N極和S極交替向外設(shè)置，即如圖2所示的排列結(jié) 構(gòu)。定子4包括一環(huán)形支撐架41和間隔環(huán)設(shè)在環(huán)形支撐架41周圈、數(shù)量為2X的Y倍、由 冷軋取向高硒硒鋼片疊加并固接形成且軸向延伸的長條狀定子鐵芯單元42,每片取向高硒 硒鋼片的取向方向與磁路的走向一致，Y為正整數(shù)，電樞繞組7分成Y相繞制在定子鐵芯單 元42上。
[0024] 顯然，本發(fā)明中，發(fā)電機的功率與永磁轉(zhuǎn)子極32的數(shù)量、定子鐵芯單元42的疊厚 和寬度呈正比例關(guān)系，但是，永磁轉(zhuǎn)子極32的數(shù)量也不能沒有限制的盲目增加，綜合考慮 功率的提高效果和增加轉(zhuǎn)子極后的成本增加以及轉(zhuǎn)速的需要，本發(fā)明優(yōu)選的永磁轉(zhuǎn)子極32 的數(shù)量為八個，即X取整數(shù)4。定子鐵芯單元42的數(shù)量則根據(jù)發(fā)電機的相數(shù)來定，由于常 見的發(fā)電機為單相、兩相和三相，因此，在永磁轉(zhuǎn)子極32使用八個的情況下，定子鐵芯單元 42的數(shù)量優(yōu)選為八個、十六個或二十四個，即Y取整數(shù)1、2或3。其中，兩相和三相的定子 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分別如圖3和圖5中所示。
[0025] 在本發(fā)明中，對于前述的三相發(fā)電機也可制作成同步發(fā)電機或電動機來使用，當 作為電動機使用時，電樞繞組連接電源，作為輸入，轉(zhuǎn)子軸作為輸出軸使用。
[0026] 參照附圖，轉(zhuǎn)子磁軛31上以轉(zhuǎn)子軸2的中軸線為中心線間隔環(huán)設(shè)多個由非導(dǎo)磁材 料制成的壓塊33,壓塊33通過由非導(dǎo)磁材料制成的定位銷34固定在轉(zhuǎn)子磁軛31上，所述 永磁轉(zhuǎn)子極32過盈安裝在相鄰壓塊33之間，永磁轉(zhuǎn)子極32、壓塊33和轉(zhuǎn)子磁軛31三者粘 接為一體。其中，定位銷34可采用銅或鋁制成，壓塊33可采用電木等硬質(zhì)塑性材料制成。 由于永磁轉(zhuǎn)子極32需要采用磁性極強的永磁體，例如釹鐵硼永磁材料，利用該種磁性極強 的永磁體的可以省去發(fā)電機勵磁用的功率損耗，使發(fā)電效率提高5%左右，但是，由于永磁 轉(zhuǎn)子極32的磁性極強，其安裝和固定均十分不便。本發(fā)明中，首先在轉(zhuǎn)子磁軛31上通過定 位銷34間隔安裝多塊壓塊33,再將永磁轉(zhuǎn)子極32擠緊安裝在壓塊之間，最后再用強力膠將 永磁轉(zhuǎn)子極32、壓塊33和轉(zhuǎn)子磁軛31三者粘接為一體，可見，通過該種安裝結(jié)構(gòu)，通過壓 塊33將永磁轉(zhuǎn)子極32牢固限制住，永磁轉(zhuǎn)子極32的安裝十分牢固，避免了其在高速轉(zhuǎn)動 中發(fā)生位置滑移，保證了轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0027] 參照附圖，壓塊33的內(nèi)端面與轉(zhuǎn)子磁軛31貼合，壓塊33外端的兩側(cè)各探出一條 壓沿331，永磁轉(zhuǎn)子極32外端部的兩側(cè)開設(shè)有與上述壓沿331配合的沉臺，其中，圖7中示 意出了壓沿331。采用該種結(jié)構(gòu)，壓塊33通過壓沿331將永磁轉(zhuǎn)子極32緊壓在轉(zhuǎn)子磁軛 31上，同時配合永磁轉(zhuǎn)子極32與壓塊33之間的過盈安裝結(jié)構(gòu)以及強力膠的粘接作用，使得 永磁轉(zhuǎn)子極32、壓塊33和轉(zhuǎn)子磁軛31三者壓粘為一體。
[0028] 參照附圖，環(huán)形支撐架41包括圓環(huán)盤，圓環(huán)盤的外環(huán)面上間隔開設(shè)有多個徑向延 伸的缺口 410,定子鐵芯單元42的中部插裝在缺口 410內(nèi)，定子鐵芯單元42長度方向的兩 個端部探出缺口 410,電樞繞組7穿過定子鐵芯單元42之間的間隙并繞制在定子鐵芯單元 42的端部上。將定子鐵芯單元42的中部卡在圓環(huán)盤的缺口 410內(nèi)，定子鐵芯單元42端部 之間的間隔形成用于纏繞線圈的纏線溝，電樞繞組即繞在該纏線溝內(nèi)。其中，由于定子鐵 芯單元42為長條形且定子鐵芯單元42需要軸向設(shè)置，所謂軸向設(shè)置即是定子鐵芯單元42 與轉(zhuǎn)子軸的中軸線平行設(shè)置，定子鐵芯單元42不能發(fā)生偏斜，一旦定子鐵芯單元42發(fā)生偏 斜，會導(dǎo)致磁路與冷軋取向高硒硒鋼片的取向不一致，從而使得鐵損增加。因此，在本發(fā)明 中，圓環(huán)盤的兩側(cè)在與每個缺口 410相對應(yīng)的位置上分別垂直固接有用于支撐定子鐵芯單 元42端部的支撐耳板411。在兩側(cè)分別設(shè)置支撐耳板411即是為了保證定子鐵芯單元42 的軸向設(shè)置，避免定子鐵芯單元42發(fā)生偏斜，保證定子的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
[0029] 前述支撐耳板411的結(jié)構(gòu)可避免定子鐵芯單元42發(fā)生徑向偏斜，對于定子鐵芯單 元42的軸向滑移的限制，本發(fā)明中優(yōu)選的，如圖8所示，在定子鐵芯單元42中部的兩側(cè)設(shè) 有與缺口 410對應(yīng)卡裝的卡口 420。設(shè)置卡口 420的結(jié)構(gòu)，將定子鐵芯單元42穩(wěn)定限制在缺 口 410內(nèi)，避免定子鐵芯單元42發(fā)生軸向滑移，使得定子鐵芯單元42與圓環(huán)盤卡裝為一體 結(jié)構(gòu)。其中，對于卡口的形成，如圖8所示，在每片冷軋取向高硒硒鋼片的兩側(cè)各間隔設(shè)置 兩個三角形卡塊，各片高硒硒鋼片摞疊之后，兩三角形卡塊之間的間隙即形成了卡口 420。
[0030] 參照附圖，定子鐵芯單元42之間在圓環(huán)盤的兩側(cè)分別設(shè)有用于避免電樞繞組7從 定子鐵芯單元42間隙內(nèi)滑出的擋線板43,定子鐵芯單元42端部的兩側(cè)分別具有可將上述 擋線板43限制在定子鐵芯單元42間隙內(nèi)的鐵芯擋沿421。由前述可知，定子鐵芯單元42 端部之間的間隙形成了纏線溝，該纏線溝的兩端均敞口，為了避免電樞繞組7中的線圈從 纏線溝的敞口處滑脫，故而專門設(shè)置擋線板43,使得該纏線溝形成可供電樞繞組的線圈穿 過的通道。擋線板43采用塑料片或竹片等制成，其形狀為扇形或倒梯形，擋線板43的固定 則是由鐵芯擋沿421來完成，具體操作時，先纏好電樞繞組7之后再將擋線板43插裝在鐵 芯擋沿421的內(nèi)側(cè)即可。對于鐵芯擋沿421的形成，可在制作定子鐵芯單元42時將冷軋取 向高硒硒鋼片制成" I "形的條狀，其高硒硒鋼片原材料的利用率能達到98%左右。
[0031] 圖6中示意了定子和轉(zhuǎn)子的展開圖，圖中的虛線箭頭示意了其中一條磁通回路： 磁通由左側(cè)某一永磁轉(zhuǎn)子極32的N極出發(fā)，依次經(jīng)由左側(cè)氣隙、其中一定子鐵芯單元42、右 側(cè)氣隙、右側(cè)永磁轉(zhuǎn)子極32、右側(cè)轉(zhuǎn)子磁軛31、右側(cè)相鄰永磁轉(zhuǎn)子極32、右側(cè)氣隙、另一定 子鐵芯單元42、左側(cè)氣隙、左側(cè)相鄰永磁轉(zhuǎn)子極32、左側(cè)轉(zhuǎn)子磁軛31，再回到出發(fā)點永磁轉(zhuǎn) 子極32的S極。
[0032] 由上述磁通路徑可知；1)利用左、右兩個轉(zhuǎn)子3上的永磁轉(zhuǎn)子極32與中間的定子 鐵芯單元42形成暢通的環(huán)形磁路，利用長條形定子鐵芯單元42的結(jié)構(gòu)，鐵芯內(nèi)的導(dǎo)磁路徑 為徑直走向，與冷軋取向高硒硒鋼片的取向一致，鐵損最低；2)由于轉(zhuǎn)子磁軛31內(nèi)無交變 磁場，使轉(zhuǎn)子磁軛31的鐵損與定子鐵芯單元42的鐵損相比微乎其微，即鐵損主要發(fā)生在定 子鐵芯單元42內(nèi)而不是轉(zhuǎn)子磁軛31內(nèi)，在本發(fā)明中，將磁通回路的轉(zhuǎn)彎全部設(shè)計在轉(zhuǎn)子磁 軛31內(nèi)而不是定子鐵芯單元42內(nèi)，可以最大限度的降低鐵損的發(fā)生；3)由于在定子鐵芯 單元42內(nèi)采用了直線式導(dǎo)磁的磁路，磁路在定子鐵芯單元42內(nèi)不需要轉(zhuǎn)彎，即在鐵芯內(nèi)不 用留出供磁路橫向轉(zhuǎn)彎的空間，使得定子鐵芯單元42的體積可以縮小，從而使得鐵芯的用 料更省，節(jié)省了鐵芯用料也必然使得整個定子4的體積和重量得以減?。?)定子鐵芯單元 42采用了該種直線式導(dǎo)磁的磁路，鐵芯內(nèi)沒有任何拐彎，使得定子鐵芯單元42內(nèi)的磁路最 短，即發(fā)生鐵損的路徑得到了最大限度的縮短，必然使得整個磁通回路上鐵損得到了更進 一步的降低。
[0033] 由上述可知，在本發(fā)明中，從設(shè)計原理和整體結(jié)構(gòu)上均針對發(fā)電機最關(guān)鍵的發(fā)電 效率問題，通過最大限度的降低鐵損從而實現(xiàn)了大幅度提高發(fā)電效率的目的，本發(fā)明的發(fā) 電效率可達到96%以上，下面通過試驗對本發(fā)明的發(fā)電效率進行驗證。
[0034] 試驗條件：拖動電動機使用三相二級電動機，試驗電動機的額定功率是2200W，額 定電壓是380V，額定電流是4. 7A。本發(fā)明的舵盤形定子雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機使用三相發(fā)電 機，永磁轉(zhuǎn)子極設(shè)置八個，定子鐵芯單元設(shè)置二十四個。同時，在試驗中，本發(fā)明三相發(fā)電機 的三相電樞繞組分成A、B、C三組分別引出，分別給三組試驗負載供電，試驗負載采用組合 燈泡。
[0035] 下面給出本發(fā)明的舵盤形定子雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機的兩組試驗數(shù)據(jù)。
[0036] 舵盤形定子雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機第一組：

【權(quán)利要求】
1. 一種舵盤形定子雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機，包括一個定子（4)和安裝在轉(zhuǎn)子軸（2)上且分 別位于定子（4)兩側(cè)的兩個結(jié)構(gòu)相同的轉(zhuǎn)子（3)，定子（4)與兩個轉(zhuǎn)子（3)同軸設(shè)置，其特 征是所述轉(zhuǎn)子（3)包括一呈盤狀的轉(zhuǎn)子磁軛（31)和以轉(zhuǎn)子軸（2)的中軸線為中心線間隔環(huán) 設(shè)在轉(zhuǎn)子磁軛（31)內(nèi)側(cè)面上的2X個永磁轉(zhuǎn)子極（32)，X為正整數(shù)，永磁轉(zhuǎn)子極（32)軸向 設(shè)置且2X個永磁轉(zhuǎn)子極（32)的極性交替排列，定子（4)包括一環(huán)形支撐架（41)和間隔環(huán) 設(shè)在環(huán)形支撐架（41)周圈、數(shù)量為2X的Y倍、由冷軋取向高硒硒鋼片疊加并固接形成且軸 向延伸的長條狀定子鐵芯單元（42 )，每片取向高硒硒鋼片的取向方向與磁路的走向一致，Y 為正整數(shù)，電樞繞組（7)分成Y相繞制在定子鐵芯單元（42)上。
2. 如權(quán)利要求1所述的舵盤形定子雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機，其特征是所述轉(zhuǎn)子磁軛（31)上 以轉(zhuǎn)子軸（2)的中軸線為中心線間隔環(huán)設(shè)多個由非導(dǎo)磁材料制成的壓塊（33)，壓塊（33)通 過由非導(dǎo)磁材料制成的定位銷（34)固定在轉(zhuǎn)子磁軛（31)上，永磁轉(zhuǎn)子極（32)安裝在相鄰 壓塊（33)之間。
3. 如權(quán)利要求2所述的舵盤形定子雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機，其特征是所述壓塊（33)的內(nèi)端 面與轉(zhuǎn)子磁軛（31)貼合，壓塊（33)外端的兩側(cè)各探出一條壓沿（331)，永磁轉(zhuǎn)子極（32)外 端部的兩側(cè)開設(shè)有與上述壓沿（331)配合的沉臺。
4. 如權(quán)利要求1所述的舵盤形定子雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機，其特征是所述環(huán)形支撐架 (41) 包括圓環(huán)盤，圓環(huán)盤的外環(huán)面上間隔開設(shè)有多個徑向延伸的缺口（410)，定子鐵芯單 元（42)的中部徑向插裝在缺口（410)內(nèi)，定子鐵芯單元（42)長度方向的兩個端部探出缺 口（410)的兩側(cè)，電樞繞組（7)穿過定子鐵芯單元（42)之間的間隙并繞制在定子鐵芯單元 (42) 的端部上。
5. 如權(quán)利要求4所述的舵盤形定子雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機，其特征是所述定子鐵芯單元 (42)中部的兩側(cè)設(shè)有與缺口（410)對應(yīng)卡裝的卡口（420)。
6. 如權(quán)利要求4所述的舵盤形定子雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機，其特征是所述圓環(huán)盤的兩側(cè)在 與每個缺口（410)相對應(yīng)的位置上分別垂直固接有用于支撐定子鐵芯單元（42)端部的支 撐耳板（411)。
7. 如權(quán)利要求3所述的舵盤形定子雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機，其特征是所述定子鐵芯單元 (42)之間在圓環(huán)盤的兩側(cè)分別設(shè)有用于避免電樞繞組（7)從定子鐵芯單元（42)間隙內(nèi)滑 出的擋線板（43);定子鐵芯單元（42)端部的兩側(cè)分別具有可將上述擋線板（43)限制在定 子鐵芯單元（42)間隙內(nèi)的鐵芯擋沿（421)。
8. 如權(quán)利要求1-6中任一項所述的舵盤形定子雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機，其特征是所述轉(zhuǎn)子 (3 )共包括八個永磁轉(zhuǎn)子極（32 )，定子（4 )包括八個定子鐵芯單元（42 )。
9. 如權(quán)利要求1-6中任一項所述的舵盤形定子雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機，其特征是所述轉(zhuǎn)子 (3 )共包括八個永磁轉(zhuǎn)子極（32 )，定子（4 )包括十六個定子鐵芯單元（42 )。
10. 如權(quán)利要求1-6中任一項所述的舵盤形定子雙轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機，其特征是所述轉(zhuǎn) 子（3)共包括八個永磁轉(zhuǎn)子極（32)，定子（4)包括二十四個定子鐵芯單元（42)。
【文檔編號】H02K16/02GK104158361SQ201410443852
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】肖振霞, 肖光娟, 肖光鈴 申請人:肖振霞