适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机制造技术

技术编号:14874020 阅读:118 留言:0更新日期:2017-03-23 21:42
本发明专利技术提供一种适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机,包括定子及动子;定子包括定子铁心、定子固定轴及定子绕组;动子包括动子铁心、第一永磁体、第二永磁体及第一非导磁材料结构。定子铁心及装配于定子铁心中定子槽内的定子绕组构成定子的一相,既有利于模块化的实现,使得发电机的相数和各相之间的排列方式不受限制,同时增加了发电机的极数,一方面可以根据欲转换能量的大小自由组合定子和动子,另一方面使得发电机在低速运行时也可以获得较高的输出电压;这种结构增加了发电机单相电枢线圈有效切割磁力线的导线长度,从而增加了发电机单相输出电压的幅度,增加发电机的低速输出能力,最终都会有利于发电机能量转换效率的提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发电机,特别是涉及一种适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机
技术介绍
发电机是目前已广泛使用的一种设备,然而,现有的发电机基本都需要工作在高速运行的状态才能达到其额定运行的状况,而只有在额定运动状态的附近才能达到较高的能量转换效率,这就限定了发电机在风能、海洋能等低速运行且能量不稳定的能源领域的使用。在世界能源日益紧缺的今天,风能、海洋能等绿色可再生能源已成为人们不断开发利用的重要能源,因此设计一种适应低速且能在较宽速度范围内能高效运行的直线发电机显得尤为重要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点,本专利技术的目的在于解决现有技术中发电机需要高速运行才能达到较高的能量转换效率的问题。为实现上述目的及其他相关目的,本专利技术提供一种适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机,所述适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机包括定子及动子;所述定子包括定子铁心、定子固定轴及定子绕组;所述定子铁心为环状,套置于所述定子固定轴的外围,且所述定子铁心外侧沿其周向设有多个定子槽;所述定子固定轴为中空结构,内部设有导线总通孔及相导线通孔,所述导线总通孔沿所述定子固定轴的轴向贯穿所述定子固定轴,所述相导线通孔贯穿所述定子固定轴的侧壁以实现与所述导线总通孔相连通;所述定子绕组沿所述定子铁心周向依次穿过所述定子槽,并经由所述相导线通孔及所述导线总通孔引出;所述动子在外力的驱动下可沿所述定子固定轴的轴向做直线运动;所述动子包括动子铁心、第一永磁体、第二永磁体及第一非导磁材料结构;所述动子铁心及所述第一非导磁材料结构为环形,沿所述定子固定轴的轴向交替套置于所述定子及所述定子固定轴外围;所述动子铁心内沿其周向设有多个安装孔,所述第一永磁体及所述第二永磁体交替置于所述安装孔内,所述第一永磁体与所述第二永磁体的极性方向均沿所述动子铁心的周向且相对。作为本专利技术的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机的一种优选方案,所述定子还包括:第一定子间隔定位装置、第二定子间隔定位装置及定子支撑台;所述定子铁心及装配于所述定子铁心中定子槽内的定子绕组构成定子的一相,所述定子包括多相;所述第一定子间隔定位装置及所述第二定子间隔定位装置均套置于所述定子固定轴的外围,且分别位于所述定子的不同相之间,适于隔离定位所述定子的不同相,以得到不同相之间的电角度差;所述定子支撑台套置于所述定子固定轴的外围,与所述定子固定轴为一体结构,适于支撑所述定子。作为本专利技术的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机的一种优选方案,所述定子还包括第一缓冲储能单元,所述第一缓冲储能单元位于所述定子支撑台远离所述定子的一侧,适于缓冲动子运行产生的压力。作为本专利技术的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机的一种优选方案,所述定子还包括缓冲垫圈,所述缓冲垫圈套置于所述定子固定轴的外围,且位于所述定子远离所述定子支撑台的一侧。作为本专利技术的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机的一种优选方案,所述缓冲垫圈内侧沿所述定子固定轴轴向方向上设有缓冲垫圈键槽,适于所述缓冲垫圈在所述定子固定轴上的装配定位。作为本专利技术的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机的一种优选方案,所述定子还包括第二缓冲储能单元,所述第二缓冲储能单元位于所述缓冲垫圈远离所述定子的一侧,适于缓冲动子运行产生的压力。作为本专利技术的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机的一种优选方案,所述第一定子间隔定位装置、所述第二定子间隔定位装置及所述缓冲垫圈内均设有与所述相导线通孔相对应的贯通孔。作为本专利技术的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机的一种优选方案,所述定子铁心内侧沿所述定子固定轴轴向方向上设有定子铁心键槽,适于所述定子铁心在所述定子固定轴上的装配定位。作为本专利技术的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机的一种优选方案,所述动子还包括外壳、端盖、第二非导磁材料结构及动子支架;所述外壳位于所述动子铁心及所述第一非导磁材料结构的外围;所述端盖位于所述外壳的两端;所述第二非导磁材料结构为环形,套置于所述定子固定轴的外围,且位于所述动子铁心及所述第一非导磁材料结构组成的交替结构的两端;所述动子支架位于所述第二非导磁材料结构的内侧,适于将所述动子装配于所述定子固定轴上。作为本专利技术的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机的一种优选方案,所述定子固定轴上设有导轨键,所述动子支架内侧设有导轨键槽,所述导轨键与所述导轨键槽对应设置,所述动子通过所述导轨键槽及所述导轨键装配于所述定子固定轴上。作为本专利技术的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机的一种优选方案,所述导轨键与所述导轨键槽之间具有导轨间隙。作为本专利技术的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机的一种优选法方案,所述定子与所述动子之间设有气隙。如上所述,本专利技术的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机,具有以下有益效果:1、定子铁心及装配于定子铁心中定子槽内的定子绕组构成定子的一相,这样既有利于模块化的实现,使得发电机的相数和各相之间的排列方式不受限制,同时增加了发电机的极数,这样就一方面可以根据欲转换能量的大小自由组合定子和动子,另一方面使得发电机在低速运行时也可以获得较高的输出电压;这种结构增加了发电机单相电枢线圈有效切割磁力线的导线长度,从而增加了发电机单相输出电压的幅度,增加发电机的低速输出能力。这样的结构最终都会有利于发电机能量转换效率的提高。2、定子铁心及装配于定子铁心中定子槽内的定子绕组构成定子的一相,绕线简单,减小了加工成本。3、两个动子铁心之间以绝磁材料填充,强迫主磁路由每个动子铁心内的永磁体发出,经动子铁心、气隙、定子铁心和电枢线圈匝链,这样其磁力线所在的平面垂直于发电机动子的运动方向,即为“横向”磁场电机,具有较高的能量转换密度;定子铁心和动子铁心采用硅钢片叠置而成,同时动子采用聚磁式结构,使得发电机具有良好的导磁和抑制铁损的能力,同时能够获得高的气隙磁通密度。4、动子部分通过动子支架上的导轨键槽与定子固定轴上的导轨键装配在一起,导轨键槽和导轨键之间有导轨间隙,在导轨间隙中填充润滑油,由于动子上沿圆周方面均匀的装有第一永磁体及第二永磁体,所以动子和定子之间沿圆周方向具有均匀分布的径向吸力,从而使动子和定子固定轴之间达到一个磁悬浮的效应,这样就极大的减小了动子沿定子固定轴轴向移动时二者之间的摩擦力,减小能量损耗,提高发电机效率。附图说明图1显示为本专利技术的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机的结构示意图。图2显示为图1沿AA’方向的截面结构示意图。图3显示为本专利技术的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机中动子铁心与第一非导磁材料结构交替叠置的结构示意图。图4显示为本专利技术的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机中定子铁心与定子绕组构成的定子的一相的结构示意图。图5显示为本专利技术的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机中定子固定轴的结构示意图。图6显示为本专利技术的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机中缓冲垫圈的结构示意图。图7显示为本专利技术的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机的俯视结构示意图。图8显示为图7中A区域的放大示意图。图9显示为图7中B区域的放大示意图。元件标号说明10定子铁心1本文档来自技高网...
适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机

【技术保护点】
一种适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机,其特征在于,包括定子及动子;所述定子包括定子铁心、定子固定轴及定子绕组;所述定子铁心为环状,套置于所述定子固定轴的外围,且所述定子铁心外侧沿其周向设有多个定子槽;所述定子固定轴为中空结构,内部设有导线总通孔及相导线通孔,所述导线总通孔沿所述定子固定轴的轴向贯穿所述定子固定轴,所述相导线通孔贯穿所述定子固定轴的侧壁以实现与所述导线总通孔相连通;所述定子绕组沿所述定子铁心周向依次穿过所述定子槽,并经由所述相导线通孔及所述导线总通孔引出;所述动子在外力的驱动下可沿所述定子固定轴的轴向做直线运动;所述动子包括动子铁心、第一永磁体、第二永磁体及第一非导磁材料结构;所述动子铁心及所述第一非导磁材料结构为环形,沿所述定子固定轴的轴向交替套置于所述定子及所述定子固定轴外围;所述动子铁心内沿其周向设有多个安装孔,所述第一永磁体及第二永磁体交替置于所述安装孔内,所述第一永磁体与所述第二永磁体的极性方向均沿所述动子铁心的周向且相对。

【技术特征摘要】
1.一种适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机,其特征在于,包括定子及动子;所述定子包括定子铁心、定子固定轴及定子绕组;所述定子铁心为环状,套置于所述定子固定轴的外围,且所述定子铁心外侧沿其周向设有多个定子槽;所述定子固定轴为中空结构,内部设有导线总通孔及相导线通孔,所述导线总通孔沿所述定子固定轴的轴向贯穿所述定子固定轴,所述相导线通孔贯穿所述定子固定轴的侧壁以实现与所述导线总通孔相连通;所述定子绕组沿所述定子铁心周向依次穿过所述定子槽,并经由所述相导线通孔及所述导线总通孔引出;所述动子在外力的驱动下可沿所述定子固定轴的轴向做直线运动;所述动子包括动子铁心、第一永磁体、第二永磁体及第一非导磁材料结构;所述动子铁心及所述第一非导磁材料结构为环形,沿所述定子固定轴的轴向交替套置于所述定子及所述定子固定轴外围;所述动子铁心内沿其周向设有多个安装孔,所述第一永磁体及第二永磁体交替置于所述安装孔内,所述第一永磁体与所述第二永磁体的极性方向均沿所述动子铁心的周向且相对。2.根据权利要求1所述的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机,其特征在于:所述定子还包括:第一定子间隔定位装置、第二定子间隔定位装置及定子支撑台;所述定子铁心及装配于所述定子铁心中定子槽内的定子绕组构成定子的一相,所述定子包括多相;所述第一定子间隔定位装置及所述第二定子间隔定位装置均套置于所述定子固定轴的外围,且分别位于所述定子的不同相之间,适于隔离定位所述定子的不同相,以得到不同相之间的电角度差;所述定子支撑台套置于所述定子固定轴的外围,与所述定子固定轴为一体结构,适于支撑所述定子。3.根据权利要求2所述的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机,其特征在于:所述定子还包括第一缓冲储能单元,所述第一缓冲储能单元位于所述定子支撑台远离所述定子的一侧,适于缓冲动子运行产生的压力。4.根据权利要求2所述的适应低速范围内变速运行的横向磁场直线发电机,其特征在于:所述定子还包括缓冲垫圈,所述缓冲垫圈套置于所述定子固定...

【专利技术属性】
技术研发人员:谢嘉王世明胡庆松高中勇崔家庆张超逸张匡泽
申请(专利权)人:上海海洋大学
类型:发明
国别省市:上海;31

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