径向分布三相盘式横向磁通永磁发电机制造技术

本发明专利技术公开了一种径向分布三相盘式横向磁通永磁发电机，包括转子结构、轴承和两个相同的定子结构，转子结构位于两个定子结构之间，且均设置在轴承上，转子结构包括2N个转子铁心和2N个永磁体，在两块相邻的转子铁心中嵌入一块永磁体；定子结构包括定子铁心和三相环形电枢绕组，定子铁心包括定子轭和定子齿组，定子齿组设置在定子轭上，定子齿组由若干个定子齿构成，定子齿沿定子轭的径向分为四排；相邻两排的定子齿之间形成定子槽，三相环形电枢绕组分别依次设置在所述的定子槽中，两个定子结构的三相环形电枢绕组相连。本发明专利技术的优点在于能有效地降低电机的轴向长度，减小电机的面积，有效利用电机空间，提高永磁体的利用率，提高电机的功率密度。

【技术实现步骤摘要】
径向分布三相盘式横向磁通永磁发电机
本专利技术属于电机领域，具体涉及一种径向分布三相盘式横向磁通永磁发电机。
技术介绍
在经济快速发展的现代社会，由于能源供应短缺，世界能源结构正在向以可再生能源为基础的可持续能源系统转变。与其它能源相比，风能（WindPower）具有建造运行成本低、清洁环保、资源丰富等优点。2014年，全国风电新增装机容量1981万千瓦，创历史新高，累计并网装机容量达到9637万千瓦，风电上网电量1534亿千瓦时，在未来几年，风电装机有望保持快速增长。风力发电机（WindGenerator）是风电系统的关键核心装备，其电气和机械性能的优劣直接影响着风电能量转换的效率以及系统的成本与可靠性。由于风力发电机转速较低，中小功率的为几十~几百转/分，MW级的只有十几转/分，根据电机原理，要达到一定的功率，且要减小电机直径、减轻其体积和重量，就必须显著增大电磁力。传统电机的传导电流的导线与导向磁通的铁心处于同一平面，导致电场与磁场是相互耦合，在电机直径一定的情况下，不能同时增大电能和磁能。横向磁通电机（TransverseFluxMotor-TFM）的提出解决了这个问题，其电枢绕组与主磁路在空间上垂直分布，可以分别调整定子槽的尺寸来改变电负荷，改变铁心尺寸来改变磁负荷，从而能够提高转矩密度。中国专利201410007606.8，提出了一种转子聚磁式横向磁通永磁盘式风力发电机，该电机由定子整体、转子整体所组成。在转子铁心的中间嵌入永磁体，沿圆周方向形成永磁体、转子铁心顺序排列的形式构成转子整体，相邻两块永磁体磁化方向沿圆周方向相反，转子铁心由软磁复合材料加工而成。转子铁心中的永磁体采用钕铁硼材料。然而该电机在构成三相电机时，需要在轴向安置三个相同的单相电机模块，其定子或转子相差120度电角度。因此，在轴向空间的受限的场合无法使用，且永磁体的使用较多，成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种径向分布三相盘式横向磁通永磁发电机，能有效地降低电机的轴向长度，减小电机的面积，有效利用电机空间，提高永磁体的利用率，提高电机的功率密度。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种径向分布三相盘式横向磁通永磁发电机，包括转子结构、轴承和两个相同的定子结构，转子结构位于两个定子结构之间，转子结构和定子结构均设置在轴承上，转子结构包括2N个转子铁心和2N个永磁体，其中N≥1，在两块相邻的转子铁心中嵌入一块永磁体，构成转子铁心与永磁体沿圆周方向顺序排列的结构，且沿圆周方向相邻的两个永磁体磁极方向相反；定子结构包括定子铁心和三相环形电枢绕组，定子铁心包括定子轭和定子齿组，定子齿组设置在定子轭上，定子齿组由若干个定子齿构成，定子齿沿定子轭的径向分为四排；位于同一排的定子齿沿定子轭的圆周方向依次排列，相邻两个定子齿间隔一块永磁体；相邻两排的定子齿顺时针依次相差120度电角度，相邻两排的定子齿之间形成定子槽，共形成三个定子槽，三相环形电枢绕组分别依次设置在所述的三个定子槽中，两个定子结构的三相环形电枢绕组相连。进一步，所述永磁体为三相共用，极数2N的三相发电机具有2N个永磁体，具有8N个定子齿，8N个定子齿沿定子轭的径向平均分为四排排列。进一步，所述转子铁心采用软磁复合材料加工而成。进一步，所述定子铁心采用软磁复合材料加工而成。进一步，所述永磁体采用钕铁硼永磁材料加工而成。进一步，所述两个定子结构的三相环形电枢绕组通过串联连接或并联连接。本专利技术与现有技术相比，其显著优点：1、本专利技术的定子齿设置在定子轭上，且定子齿沿定子轭的径向分为四排，相邻两排的定子齿顺时针依次相差120度电角度，相邻两排的定子齿之间形成定子槽，共形成三个定子槽，三相环形电枢绕组分别依次设置在所述的三个定子槽中。三相的定子齿设置在定子轭上，能有效地降低电机的轴向长度，减小电机的面积，有效利用电机空间。2、本专利技术的转子结构包括2N个转子铁心和2N个永磁体，在两块相邻的转子铁心中嵌入一块永磁体，构成转子铁心与永磁体沿圆周方向顺序排列的结构，且沿圆周方向相邻的永磁体磁极方向相反，永磁体为三相共用，能够提高永磁体的利用率，提高电机的功率密度。附图说明图1是本专利技术径向分布三相盘式横向磁通永磁发电机的结构示意图。图2是本专利技术径向分布三相盘式横向磁通永磁发电机的结构爆炸图。图3是t0时刻径向分布三相盘式横向磁通永磁发电机主磁通。图4是t1时刻径向分布三相盘式横向磁通永磁发电机主磁通。图5是t2时刻径向分布三相盘式横向磁通永磁发电机主磁通。图6是t3时刻径向分布三相盘式横向磁通永磁发电机主磁通。图7是t4时刻径向分布三相盘式横向磁通永磁发电机主磁通。图8是t5时刻径向分布三相盘式横向磁通永磁发电机主磁通。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。结合图1-图2，一种径向分布三相盘式横向磁通永磁发电机，包括转子结构、轴承7和两个相同的定子结构，转子结构位于两个定子结构之间，转子结构和定子结构均设置在轴承7上，转子结构包括2N个转子铁心3和2N个永磁体2，其中N≥1，在两块相邻的转子铁心3中嵌入一块永磁体2，构成转子铁心2与永磁体3沿圆周方向顺序排列的结构，且沿圆周方向相邻的两个永磁体2磁极方向相反；定子结构包括定子铁心1和三相环形电枢绕组4，定子铁心1包括定子轭6和定子齿组，定子齿组设置在定子轭6上，定子齿组由若干个定子齿5构成，定子齿5沿定子轭6的径向分为四排；位于同一排的定子齿5沿定子轭6的圆周方向依次排列，相邻两个定子齿5间隔一块永磁体2；相邻两排的定子齿5顺时针依次相差120度电角度，相邻两排的定子齿5之间形成定子槽，共形成三个定子槽，三相环形电枢绕组4分别依次设置在所述的三个定子槽中，两个定子结构的三相环形电枢绕组4相连。所述永磁体2为三相共用，极数2N的三相发电机具有2N个永磁体2，具有8N个定子齿5，8N个定子齿5沿定子轭6的径向平均分为四排排列。所述转子铁心3采用软磁复合材料加工而成。所述定子铁心1采用软磁复合材料加工而成。所述永磁体2采用钕铁硼永磁材料加工而成。所述两个定子结构的三相环形电枢绕组4通过串联连接或并联连接。实施例1结合图1和图2，一种径向分布三相盘式横向磁通永磁发电机，包括转子结构、轴承7和两个相同的定子结构，转子结构位于两个定子结构之间，转子结构和定子结构均套在轴承7上，转子结构包括24个转子铁心3和24个永磁体2，在两块相邻的转子铁心3中嵌入一块永磁体2，构成转子铁心2与永磁体3沿圆周方向顺序排列的结构，且沿圆周方向相邻的永磁体2磁极方向相反。定子结构包括定子铁心1和三相环形电枢绕组4，定子铁心1包括定子轭6和定子齿组，定子齿组设置在定子轭6上，定子齿组由若干个定子齿5构成，定子齿5沿定子轭6的径向分为四排，位于同一排的定子齿5沿定子轭6的圆周方向依次排列，位于同一排的相邻两块定子齿5间隔一块永磁体2。相邻两排的定子齿5顺时针依次相差120度电角度，相邻两排的定子齿5之间形成定子槽，共形成三个定子槽，三相环形电枢绕组4分别依次设置在所述的三个定子槽中，两个定子结构的三相环形电枢绕组4之间相连。进一步，所述永磁体2为三相共用，极数24的发电机三相具有24个永磁体2，具有24个定子齿5，24个定子齿5沿定子轭6的径向平均分为四本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种径向分布三相盘式横向磁通永磁发电机，其特征在于：包括转子结构、轴承（7）和两个相同的定子结构，转子结构位于两个定子结构之间，转子结构和定子结构均设置在轴承（7）上，转子结构包括2N个转子铁心（3）和2N个永磁体（2），其中N≥1，在两块相邻的转子铁心（3）中嵌入一块永磁体（2），构成转子铁心（2）与永磁体（3）沿圆周方向顺序排列的结构，且沿圆周方向相邻的两个永磁体（2）磁极方向相反；定子结构包括定子铁心（1）和三相环形电枢绕组（4），定子铁心（1）包括定子轭（6）和定子齿组，定子齿组设置在定子轭（6）上，定子齿组由若干个定子齿（5）构成，定子齿（5）沿定子轭（6）的径向分为四排；位于同一排的定子齿（5）沿定子轭（6）的圆周方向依次排列，相邻两个定子齿（5）间隔一块永磁体（2）；相邻两排的定子齿（5）顺时针依次相差120度电角度，相邻两排的定子齿（5）之间形成定子槽，共形成三个定子槽，三相环形电枢绕组（4）分别依次设置在所述的三个定子槽中，两个定子结构的三相环形电枢绕组（4）相连。

【技术特征摘要】
1.一种径向分布三相盘式横向磁通永磁发电机，其特征在于：包括转子结构、轴承（7）和两个相同的定子结构，转子结构位于两个定子结构之间，转子结构和定子结构均设置在轴承（7）上，转子结构包括2N个转子铁心（3）和2N个永磁体（2），其中N≥1，在两块相邻的转子铁心（3）中嵌入一块永磁体（2），构成转子铁心（2）与永磁体（3）沿圆周方向顺序排列的结构，且沿圆周方向相邻的两个永磁体（2）磁极方向相反；定子结构包括定子铁心（1）和三相环形电枢绕组（4），定子铁心（1）包括定子轭（6）和定子齿组，定子齿组设置在定子轭（6）上，定子齿组由若干个定子齿（5）构成，定子齿（5）沿定子轭（6）的径向分为四排；位于同一排的定子齿（5）沿定子轭（6）的圆周方向依次排列，相邻两个定子齿（5）之间存在间隔；相邻两排的定子齿（5）顺时针依次相差120度电角度，相邻两排的定子齿（5）之间形成定子槽，共形成三个定子槽，三相环...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜建虎，金天，赵竹苑，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32