單槽單極圓筒動(dòng)磁直線交流發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單槽單極圓筒動(dòng)磁直線交流發(fā)電機(jī)，包括同軸的定子組件和動(dòng)子組件，定子組件包括鐵軛和線圈體，線圈體繞制在鐵軛線槽內(nèi)；動(dòng)子組件包括內(nèi)鐵軛、四組永磁體和永磁體間隔環(huán)，四組永磁體與內(nèi)鐵軛同軸，且緊貼在內(nèi)鐵軛上，四組永磁體之間由永磁體間隔環(huán)隔開，兩側(cè)兩組永磁體的極性相同，與中間兩組永磁體的極性相反；鐵軛的極靴與四組永磁體之間形成發(fā)電機(jī)氣隙；該動(dòng)子組件在定子組件中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明發(fā)電機(jī)氣隙小，氣隙磁密高，與往復(fù)運(yùn)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)或熱機(jī)能直接耦合。本發(fā)明具有功率密度高、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工制造方便等優(yōu)點(diǎn)，可作為太陽能、核熱能和生物質(zhì)能斯特林熱機(jī)及其它具有直線運(yùn)動(dòng)輸出的熱機(jī)的熱電轉(zhuǎn)換設(shè)備。
【專利說明】單槽單極圓筒動(dòng)磁直線交流發(fā)電機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種單槽單極圓筒動(dòng)磁直線交流發(fā)電機(jī)，可作為斯特林太陽能發(fā)電、生物質(zhì)能斯特林太陽能發(fā)電和斯特林核電源發(fā)電及其它具有直線運(yùn)動(dòng)輸出的熱機(jī)的機(jī)電轉(zhuǎn)換。

【背景技術(shù)】
[0002]斯特林熱力循環(huán)效率高，但其輸出的運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)，如采用將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，再用旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)進(jìn)行機(jī)電轉(zhuǎn)換，則勢(shì)必降低整體的熱電轉(zhuǎn)換效率，而且加工難度大，運(yùn)行噪音大。所以必須使用直線發(fā)電機(jī)，利用斯特林林機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，將斯特林熱機(jī)的直線運(yùn)動(dòng)直接傳遞到直線發(fā)電機(jī)動(dòng)子，通過直線發(fā)電機(jī)動(dòng)子在磁場(chǎng)的直線運(yùn)動(dòng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能輸出。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種單槽單極圓筒動(dòng)磁直線交流發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)輸出的斯特林熱機(jī)及其它直線運(yùn)動(dòng)輸出熱機(jī)與同樣直線運(yùn)動(dòng)的發(fā)電機(jī)的結(jié)合，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種效率高、體積小、重量輕、加工制造方便的低噪音發(fā)電機(jī)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:一種單槽單極圓筒動(dòng)磁直線交流發(fā)電機(jī)，包括同軸的定子組件和動(dòng)子組件，定子組件包括鐵軛和線圈體，線圈體繞制在鐵軛線槽內(nèi)；動(dòng)子組件包括內(nèi)鐵軛、四組永磁體和永磁體間隔環(huán)，四組永磁體與內(nèi)鐵軛同軸，且緊貼在內(nèi)鐵軛上，四組永磁體之間由永磁體間隔環(huán)隔開，兩側(cè)兩組永磁體的極性相同，與中間兩組永磁體的極性相反；鐵軛的極靴與四組永磁體之間形成發(fā)電機(jī)氣隙；該動(dòng)子組件在定子組件中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0005]進(jìn)一步地，四組永磁體均為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，沿徑向充磁。
[0006]進(jìn)一步地，四組永磁體兩端的不同極性動(dòng)子永磁體間的永磁體間隔環(huán)的軸線與其對(duì)應(yīng)的鐵軛極靴軸線對(duì)齊。
[0007]進(jìn)一步地，四組永磁體采用稀土永磁材料或鐵氧體永磁材料制成。
[0008]進(jìn)一步地，鐵軛、內(nèi)鐵軛均用導(dǎo)磁性能良好的材料制成。
[0009]進(jìn)一步地，永磁體間隔環(huán)為非導(dǎo)磁材料制成。
[0010]進(jìn)一步地，四組永磁體的軸向長(zhǎng)度和厚度均相同。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):采用永磁磁場(chǎng)作為發(fā)電機(jī)機(jī)電轉(zhuǎn)換，發(fā)電機(jī)動(dòng)子采用往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)方式，與傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)相比，消除了直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，減小了體積和重量，由于氣隙較小，因此機(jī)電轉(zhuǎn)換效率高，采用對(duì)稱磁極結(jié)構(gòu)，便于安裝和控制。與現(xiàn)有的永磁直線發(fā)電機(jī)相比，本發(fā)明單槽單極圓筒動(dòng)磁直線交流發(fā)電機(jī)，其永磁磁路緊湊，氣隙磁密高，安裝控制容易，效率高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明單槽單極圓筒動(dòng)磁直線交流發(fā)電機(jī)軸向剖視圖；
圖2為本發(fā)明單槽單極圓筒動(dòng)磁直線交流發(fā)電機(jī)軸向端面圖；
圖3為本發(fā)明單槽單極圓筒動(dòng)磁直線交流發(fā)電機(jī)徑向剖視圖(沿永磁體間隔環(huán)7中線首1J視圖);
圖4為本發(fā)明單槽單極圓筒動(dòng)磁直線交流發(fā)電機(jī)軸向剖視圖(沿軸線線半剖視圖)。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。
[0014]如圖1、2所示的一種單槽單極圓筒動(dòng)磁直線交流發(fā)電機(jī)，由鐵軛1、線圈體2、內(nèi)鐵軛3、四組永磁體4、5、8、10，永磁體間隔環(huán)6、7、9組成，四組永磁體4、5、8、10，與內(nèi)鐵軛3同軸，且緊貼在內(nèi)鐵軛3上，四組永磁體4、5、8、10之間由永磁體間隔環(huán)6、7、9隔開，四組永磁體4、5、8、10中永磁體4與永磁體10的極性相同，永磁體5與永磁體8的極性相同，永磁體4的極性與永磁體5的極性相反(也可以以相反方向充磁)。內(nèi)鐵軛3、永磁體間隔環(huán)6、7、9和四組永磁體4、5、8、10構(gòu)成本發(fā)電機(jī)動(dòng)子組件。線圈體2繞制在鐵軛I線槽內(nèi)，構(gòu)成本發(fā)電機(jī)的定子組件，線圈體2導(dǎo)線從鐵軛I穿線孔引出，動(dòng)子組件與定子組件同軸，鐵軛I的極靴與本發(fā)電機(jī)動(dòng)子組件四組永磁體4、5、8、10之間形成發(fā)電機(jī)氣隙，并在氣隙上產(chǎn)生不同極性的磁場(chǎng)，鐵軛1、動(dòng)子組件構(gòu)成發(fā)電機(jī)的磁路。動(dòng)子組件在發(fā)電機(jī)氣隙中往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí),磁路中磁通發(fā)生變化,從而在定子線圈體中感應(yīng)產(chǎn)生電流輸出。
[0015]如圖1、2、3所示，永磁體4、5、8、10充磁方向(也可以以相反方向充磁)，本發(fā)明的永磁磁路為:磁通從永磁體4的N極出發(fā)，通過氣隙、鐵軛I的極靴、鐵軛1、氣隙、永磁體8的S極、永磁體8的N極、內(nèi)鐵軛3、永磁體4的S極，形成發(fā)電機(jī)磁路，如圖1虛線所示。相反方向的磁路磁通從永磁體10的N極出發(fā),通過氣隙、鐵軛I的極靴、鐵軛1、氣隙、永磁體5的S極、永磁體5的N極、內(nèi)鐵軛3、永磁體10的S極；這樣的磁路結(jié)構(gòu)保證了發(fā)電機(jī)動(dòng)子在平衡位置時(shí)的定位力為零。而發(fā)電機(jī)在其運(yùn)動(dòng)行程范圍內(nèi)時(shí)，由于位置的變化，致使鐵軛中磁通發(fā)生與動(dòng)子位置有關(guān)的周期變化，從而在發(fā)電機(jī)線圈中感生出電壓輸出。
[0016]永磁體在一臺(tái)發(fā)電機(jī)中應(yīng)成對(duì)對(duì)稱使用，且充磁方向均為徑向。
[0017]如圖4所示，為本發(fā)明單槽、單極圓筒動(dòng)磁直線交流發(fā)電機(jī)中，四組永磁體兩端的不同極性永磁體4與永磁體5之間的永磁體間隔環(huán)6，和永磁體8與永磁體10之間的永磁體間隔環(huán)9的軸向中線分別與其對(duì)應(yīng)的鐵軛I的極靴軸向中線對(duì)齊。
[0018]上述方案中動(dòng)子組件四組永磁體4、5、8、10之間由永磁體間隔環(huán)6、7、9隔開，四組永磁體4、5、8、10中永磁體4與永磁體10的極性相同，永磁體5與永磁體8的極性相同，永磁體4與永磁體5的極性相反(也可以以相反方向充磁)。四組永磁體兩端的不同極性永磁體4與永磁體5間的永磁體間隔環(huán)6，和永磁體8與永磁體10間的永磁體間隔環(huán)9的軸向中線分別與其對(duì)應(yīng)的鐵軛I的極靴軸向中線對(duì)齊。
[0019]動(dòng)子永磁體為軸向圓環(huán)，沿徑向充磁，軸向長(zhǎng)度、厚度相同，應(yīng)由磁性能良好的稀土永磁體或鐵氧體永磁體制成，定子鐵軛與動(dòng)子內(nèi)鐵軛應(yīng)由導(dǎo)磁材料制成，如各種碳鋼、各種合金鋼、電工純鐵、鑄鐵、鑄鋼等，動(dòng)子永磁體間隔環(huán)由非導(dǎo)磁材料制成。線圈2采用導(dǎo)電良好的電磁線繞制后浸漆烘干而成。
[0020]上述方案的原理是:永磁體給發(fā)電機(jī)提供氣隙磁場(chǎng)，鐵軛1、內(nèi)鐵軛3和永磁體形成發(fā)電機(jī)磁路，當(dāng)發(fā)電機(jī)動(dòng)子組件在氣隙中往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，引起氣隙中磁場(chǎng)強(qiáng)度周期變化，從而在發(fā)電機(jī)線圈體中感生出電壓并輸出，由于發(fā)電機(jī)氣隙小，永磁材料利用率高，無機(jī)械換向機(jī)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)電轉(zhuǎn)換效率高。
[0021]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種單槽單極圓筒動(dòng)磁直線交流發(fā)電機(jī)，其特征在于:包括同軸的定子組件和動(dòng)子組件，定子組件包括鐵軛和線圈體，線圈體繞制在鐵軛線槽內(nèi)；動(dòng)子組件包括內(nèi)鐵軛、四組永磁體和永磁體間隔環(huán)，四組永磁體與內(nèi)鐵軛同軸，且緊貼在內(nèi)鐵軛上，四組永磁體之間由永磁體間隔環(huán)隔開，兩側(cè)兩組永磁體的極性相同，與中間兩組永磁體的極性相反；鐵軛的極靴與四組永磁體之間形成發(fā)電機(jī)氣隙；該動(dòng)子組件在定子組件中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述單槽單極圓筒動(dòng)磁直線交流發(fā)電機(jī)，其特征在于:四組永磁體均為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，沿徑向充磁。
3.如權(quán)利要求1所述單槽單極圓筒動(dòng)磁直線交流發(fā)電機(jī)，其特征在于:四組永磁體兩端的不同極性動(dòng)子永磁體間的永磁體間隔環(huán)的軸線與其對(duì)應(yīng)的鐵軛極靴軸線對(duì)齊。
4.如權(quán)利要求1所述單槽單極圓筒動(dòng)磁直線交流發(fā)電機(jī)，其特征在于:四組永磁體采用稀土永磁材料或鐵氧體永磁材料制成。
5.如權(quán)利要求1所述單槽單極圓筒動(dòng)磁直線交流發(fā)電機(jī)，其特征在于:鐵軛、內(nèi)鐵軛均用導(dǎo)磁性能良好的材料制成。
6.如權(quán)利要求1所述單槽單極圓筒動(dòng)磁直線交流發(fā)電機(jī)，其特征在于:永磁體間隔環(huán)為非導(dǎo)磁材料制成。
7.如權(quán)利要求2所述單槽單極圓筒動(dòng)磁直線交流發(fā)電機(jī)，其特征在于:四組永磁體的軸向長(zhǎng)度和厚度均相同。
【文檔編號(hào)】H02K35/02GK104319975SQ201410607373
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】霍英杰, 張安, 閆春杰, 張學(xué)林, 王麗紅 申請(qǐng)人:蘭州空間技術(shù)物理研究所