一種筒形磁極組合直線發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種筒形磁極組合直線發(fā)電機(jī)，包括以下部件：定子結(jié)構(gòu)：包括定子鐵芯、定子繞組，定子鐵芯無間隙套接定子繞組；動(dòng)子結(jié)構(gòu)：包括動(dòng)子鐵芯、永磁體環(huán)組件，永磁體環(huán)組件采用表貼式結(jié)構(gòu)貼于動(dòng)子軸鐵芯的外圓周；所述定子結(jié)構(gòu)與動(dòng)子結(jié)構(gòu)之間間隙設(shè)置，動(dòng)子結(jié)構(gòu)位于定子結(jié)構(gòu)內(nèi)；所述定子結(jié)構(gòu)和動(dòng)子結(jié)構(gòu)均采用圓筒型結(jié)構(gòu)，所述定子鐵芯采用無齒槽結(jié)構(gòu)。本發(fā)明抖動(dòng)小、氣隙磁通密度正弦性好、輸出電能質(zhì)量高，特別適合近海岸、海島小波浪的海況下直驅(qū)發(fā)電系統(tǒng)中使用。
【專利說明】一種筒形磁極組合直線發(fā)電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種直線電機(jī)，特別涉及一種筒形磁極組合無齒槽直線發(fā)電機(jī)，主要 應(yīng)用于波浪能發(fā)電裝置或直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電領(lǐng)域中。
【背景技術(shù)】
[0002] 波浪能發(fā)電具有能源清潔豐富、能量轉(zhuǎn)換原理簡(jiǎn)單，相對(duì)成本低的優(yōu)點(diǎn)。采用直線 電機(jī)的直驅(qū)式波浪能發(fā)電裝置，省略傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)中間的能量轉(zhuǎn)換裝置使得波浪能利用率 提_，受:到各國(guó)科學(xué)研究者的關(guān)注。
[0003] 目前所用帶齒槽結(jié)構(gòu)的永磁直線發(fā)電機(jī)邊端力或齒槽定位力較大，造成發(fā)電裝 置能量損耗大，發(fā)電效率不高，機(jī)械結(jié)構(gòu)振動(dòng)；此外電機(jī)多采用普通的徑向、軸向永磁的永 磁體結(jié)構(gòu)，使得電機(jī)氣隙磁通密度較低，且含有大量的諧波，發(fā)出的電能質(zhì)量不高；或采用 Halbach永磁體陣列結(jié)構(gòu)，使陣列的一側(cè)磁場(chǎng)增強(qiáng)而另一側(cè)磁場(chǎng)減弱，且Halbach永磁體陣 列中每極永磁體塊數(shù)越多產(chǎn)生的空間磁場(chǎng)正弦性越好，雖可以改善上述問題，但過于細(xì)致 的充磁方向和安裝使得電機(jī)的制作和加工工藝就過于復(fù)雜，影響電機(jī)性能，增加了制作成 本。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的永磁直線電機(jī)中抖動(dòng)較大，電機(jī)的氣隙磁通密 度波形諧波含量大，輸出電能質(zhì)量不高。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種筒形磁極組合直線發(fā)電機(jī)， 包括以下部件：定子結(jié)構(gòu)：包括定子鐵芯、定子繞組，定子鐵芯無間隙套接定子繞組；動(dòng)子 結(jié)構(gòu)：包括動(dòng)子鐵芯、永磁體環(huán)組件，永磁體環(huán)組件采用表貼式結(jié)構(gòu)貼于動(dòng)子軸鐵芯的外圓 周；所述定子結(jié)構(gòu)與動(dòng)子結(jié)構(gòu)之間間隙設(shè)置，動(dòng)子結(jié)構(gòu)位于定子結(jié)構(gòu)內(nèi)；所述定子結(jié)構(gòu)和 動(dòng)子結(jié)構(gòu)均采用圓筒型結(jié)構(gòu)，所述定子鐵芯采用無齒槽結(jié)構(gòu)。
[0006] 由于定子結(jié)構(gòu)和動(dòng)子結(jié)構(gòu)均采用筒型結(jié)構(gòu)，使得電機(jī)內(nèi)定子和動(dòng)子間的徑向作用 力相互抵消；電機(jī)的定子采用無齒槽結(jié)構(gòu)，減少了電機(jī)內(nèi)定子和動(dòng)子間的軸向作用力；此 夕卜，本電機(jī)的筒型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也降低了平板式等其他普通直線電機(jī)在運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的抖動(dòng)現(xiàn) 象，增加了電機(jī)的穩(wěn)固性和效率；所以，電機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候無阻力，耗能少，能量轉(zhuǎn)換率高、運(yùn) 行時(shí)候抖動(dòng)小甚至沒有。
[0007] 為克服電機(jī)的氣隙磁通密度波形諧波含量大，輸出電能質(zhì)量不高的缺點(diǎn)，所述永 磁體環(huán)組件包括至少兩個(gè)的徑向充磁T型永磁體環(huán)和至少兩個(gè)的軸向充磁T型永磁體環(huán)， 徑向充磁T型永磁體環(huán)和軸向充磁T型永磁體環(huán)交錯(cuò)排布，徑向充磁T型永磁體環(huán)的寬邊 朝向定子結(jié)構(gòu)和動(dòng)子結(jié)構(gòu)之間的間隙側(cè)；軸向充磁T型永磁體環(huán)的寬邊朝向動(dòng)子鐵芯側(cè)； 相鄰的T型永磁體環(huán)的充磁方向相差90°，每四個(gè)連續(xù)排布的T型永磁體環(huán)組成一對(duì)NS磁 極，其中每塊永磁體的寬度可以相同或不同，相鄰的磁極的寬度相同。T型永磁體環(huán)朝向氣 隙一側(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度加強(qiáng)，朝向動(dòng)子鐵芯一側(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱，因此動(dòng)子鐵芯側(cè)所需的鐵芯厚度 可以減少，即有效的節(jié)省動(dòng)子鐵心的厚度，降低動(dòng)子的整體質(zhì)量，該特點(diǎn)適用于直驅(qū)海浪能 發(fā)電裝置；T型永磁體環(huán)的寬邊和窄邊的尺寸采用優(yōu)化配比K，K值調(diào)節(jié)范圍為0. 5?0. 8， 通過調(diào)整K值，可以提高電機(jī)的感應(yīng)電勢(shì)峰值，減少電機(jī)氣隙磁通密度的諧波含量，提高了 發(fā)電的電能質(zhì)量。
[0008] 作為克服電機(jī)的氣隙磁通密度波形諧波含量大，輸出電能質(zhì)量不高缺點(diǎn)的另一種 方案，所述永磁體環(huán)組件包括兩組以上的爪型磁極單元，每個(gè)爪型磁極單元包括三塊永磁 體環(huán)，即中間的磁極永磁體環(huán)和兩側(cè)的導(dǎo)向永磁體環(huán)，磁極永磁體環(huán)均為徑向充磁，兩側(cè)導(dǎo) 向永磁體環(huán)的充磁方向與磁極永磁體環(huán)的充磁方向夾角為45°，且相鄰的兩個(gè)爪型磁極單 元的磁極永磁體環(huán)的充磁方向相差180°，相鄰的兩個(gè)爪型磁極單元組成一對(duì)NS磁極，磁 極永磁體環(huán)的寬度W3為爪型磁極單元寬度的0. 3?0. 6倍，相鄰的兩個(gè)爪型磁極的單元之 間的間隔（即極距）為爪型磁極單元寬度的1.5?1.8倍。電機(jī)的動(dòng)子作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)， 永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)將在定子繞組中產(chǎn)生磁鏈，磁鏈的變化形成發(fā)電機(jī)的空載感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)， 永磁磁鏈和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系如式（1)和式（2)的表述。
【權(quán)利要求】
1. 一種筒形磁極組合直線發(fā)電機(jī)，包括w下部件： 定子結(jié)構(gòu)；包括定子鐵芯、定子繞組，定子鐵芯無間隙套接定子繞組； 動(dòng)子結(jié)構(gòu)：包括動(dòng)子鐵芯、永磁體環(huán)組件，永磁體環(huán)組件采用表貼式結(jié)構(gòu)貼于動(dòng)子軸鐵 芯的外圓周； 所述定子結(jié)構(gòu)與動(dòng)子結(jié)構(gòu)之間間隙設(shè)置，動(dòng)子結(jié)構(gòu)位于定子結(jié)構(gòu)內(nèi)；其特征是：所述 定子結(jié)構(gòu)和動(dòng)子結(jié)構(gòu)均采用圓筒型結(jié)構(gòu)，所述定子鐵芯采用無齒槽結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種筒形磁極組合直線發(fā)電機(jī)，其特征是；所述永磁體環(huán)組 件包括至少兩個(gè)的徑向充磁T型永磁體環(huán)和至少兩個(gè)的軸向充磁T型永磁體環(huán)，徑向充磁T 型永磁體環(huán)和軸向充磁T型永磁體環(huán)交錯(cuò)排布，徑向充磁T型永磁體環(huán)的寬邊朝向定子結(jié) 構(gòu)和動(dòng)子結(jié)構(gòu)之間的間隙側(cè)；軸向充磁T型永磁體環(huán)的寬邊朝向動(dòng)子鐵芯側(cè)； 相鄰的T型永磁體環(huán)的充磁方向相差90°，每四個(gè)連續(xù)排布的T型永磁體環(huán)組成一對(duì) NS磁極，其中每塊永磁體的寬度可W相同或不同，相鄰的磁極的寬度相同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種筒形磁極組合直線發(fā)電機(jī)，其特征是；所述永磁體環(huán)組 件包括兩組W上的爪型磁極單元，每個(gè)爪型磁極單元包括H塊永磁體環(huán)，即中間的磁極永 磁體環(huán)和兩側(cè)的導(dǎo)向永磁體環(huán)，磁極永磁體環(huán)均為徑向充磁，兩側(cè)導(dǎo)向永磁體環(huán)的充磁方 向與磁極永磁體環(huán)的充磁方向夾角為45°，且相鄰的兩個(gè)爪型磁極單元的磁極永磁體環(huán)的 充磁方向相差180°，相鄰的兩個(gè)爪型磁極單元組成一對(duì)NS磁極，磁極永磁體環(huán)的寬度W3 為爪型磁極單元寬度的0. 3^0. 6倍，相鄰的兩個(gè)爪型磁極的單元之間的間隔（即極距）為爪 型磁極單元寬度的1.5^1. 8倍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種筒形磁極組合直線發(fā)電機(jī)，其特征是；還設(shè)有 密封圈和定子端蓋，密封圈套接定子鐵芯的外側(cè)，定子端蓋設(shè)置在定子結(jié)構(gòu)的兩端并貼合 定子鐵芯的端面和密封圈的端面，通過壓扣機(jī)械裝置固定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種筒形磁極組合直線發(fā)電機(jī)，其特征是；定子鐵芯采用娃 鋼片疊成，定子端蓋采用非導(dǎo)磁性材料，兩端端蓋半徑尺寸大于定子鐵芯半徑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種筒形磁極組合直線發(fā)電機(jī)，其特征是；動(dòng)子鐵芯的一端 還設(shè)有壓蓋，壓蓋與定子端蓋間安裝壓黃裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或5所述的一種筒形磁極組合直線發(fā)電機(jī)，其特征是；動(dòng) 子鐵芯的一端還設(shè)有壓蓋，壓蓋與定子端蓋間安裝壓黃裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或5所述的一種筒形磁極組合直線發(fā)電機(jī)，其特征是；定 子繞組采用集中餅式定子繞組。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種筒形磁極組合直線發(fā)電機(jī)，其特征是；定子繞組采用集 中餅式定子繞組。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種筒形磁極組合直線發(fā)電機(jī)，其特征是；定子繞組采用集 中餅式定子繞組。
【文檔編號(hào)】H02K35/02GK104467343SQ201410706736
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】張靜, 孫建軍, 劉旭明, 鞠全勇, 周擴(kuò)建, 周洪 申請(qǐng)人:金陵科技學(xué)院