一种直线-旋转低速圆筒发电机制造技术

本申请公开了一种直线‑旋转低速圆筒电机，涉及了适用于低速海浪发电的电机技术。一种直线‑旋转低速圆筒发电机，包括由外向内安装的定子、转子与动子，由气隙相互间隔。所述定子包括多个U形硅钢片叠压而成的定子铁芯、插入定子铁芯中间沿圆周径向交替充磁的定子永磁体、绕制在所述定子铁芯与定子永磁体上的定子绕组；所述转子包括多个分立的转子铁芯，每个所述转子铁芯内壁均表贴有沿径向交替充磁的转子永磁体；所述动子由一整个软磁材料构成，外周壁面具有多个沿轴向分布的凸齿。相较于传统圆筒电机，本申请所述电机散热简单、加工简单、行程更长而成本更低，特别是定子绕组中匝链的磁链频率比动子直线运动的频率更高，实现了频率放大功能。

【技术实现步骤摘要】
一种直线-旋转低速圆筒发电机
本申请涉及电机
，尤其涉及一种直线-旋转低速圆筒发电机。
技术介绍
传统直驱式海浪发电系统一般采用传统圆筒直线电机，行程短，直接将动子直线往复的运动的动能转换到初级绕组中产生电能向外发电。由于海浪运动速度很低，所发出的交流电频率较低，增大了后续整流损耗。同时，海浪往复运动行程长，无法充分利用其动能。然而考虑到机械强度、加工难度与制造成本，动子极距无法进一步变小，频率提高很困难，同时动子行程也无法进一步增大。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种直线-旋转低速圆筒发电机，以解决相关技术中运行频率和有效行程低的问题。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案为：一种直线-旋转低速圆筒发电机，包括从外向内依次布置的定子、转子以及动子，所述转子与所述定子之间间隔有气隙，所述转子沿所述定子圆周方向做旋转运动，所述动子与所述转子之间间隔有气隙，所述动子沿轴向方向做直线往复运动；所述定子包括定子铁芯、定子永磁体、定子绕组，所述定子铁芯由多个U形硅钢片叠压而成的铁芯组成，相邻的两个所述铁芯中间插入沿圆周方向交替充磁的所述定子永磁体，相邻的两个所述铁芯以及插入其中的定子永磁体外套装所述定子绕组；所述转子包括多个沿圆周方向均布的转子铁芯，每个所述转子铁芯内侧壁面均表贴有转子永磁体；所述动子由一整个软磁材料(SMC)构成，外周壁面具有多个突出其表面且沿轴向分布的凸齿。进一步地，所述定子铁芯由ns(ns＝6k，k≥2)个U型硅钢片叠压而成的铁芯组成，形成2ns个定子齿，每个所述定子齿沿圆周方向长度相等。进一步地，每相所述定子绕组由沿定子中心形成正交对称的ns/3个定子线圈串联而成。进一步地，相邻的两个所述铁芯中间插入ns个沿圆周方向交替充磁的定子永磁体，其充磁方向长度与定子齿长度相等。进一步地，所述定子有ns个定子槽，用于放置ns个定子绕组构成极对数为na的对称绕组。进一步地，所述转子铁芯具有nr个，其中nr＝na+ns/2。进一步地，每个所述转子铁芯由硅钢片叠压而成。进一步地，每个所述转子铁芯底部都表贴有径向交替充磁的转子永磁体，其沿轴向方向宽度为lp，相同极性的永磁体沿轴向方向的间距为τh；所述凸齿的齿宽为lt，相邻两个所述凸齿的极距大小为τp；所述齿宽lt和齿距τp分别与所述转子永磁体沿轴向方向的宽度lp和极距τh相等。进一步地，所述动子的长度大于所述定子铁芯与所述转子铁芯叠厚方向长度，所述定子铁芯与转子铁芯在铁芯叠厚方向的厚度是所述动子极距τp的整数倍。进一步地，所述转子永磁体相互之间沿轴向方向错开预定的机械长度lm，其与对应的两个转子铁芯匝链的永磁磁链相位差角度θf满足lm＝τp×θf/2π。根据以上技术方案，具有如下有益效果：转子每旋转2π/nr机械角度，定子绕组中就匝链到一个完整周期的对称永磁磁链；当转子每旋转4π/ns机械角时，转子铁芯中匝链到完整一个周期的相位互差4π/nr电角度的永磁磁链，同时沿定子中心对称的两个齿将匝链到完全一致的永磁磁链。因此，当转子旋转时，定子绕组匝链到的永磁磁链频率是转子铁芯上匝链的永磁磁链频率的2nr/ns倍。由于nr＝na+ns/2，实现了从转子铁芯到定子铁芯的磁链频率放大。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术实施例提供的一种直线-旋转低速圆筒发电机将动子直线往复的运动转换到转子切线旋转方向，进一步在定子绕组中感应出电能向外发电。其中定子绕组中匝链的磁链频率比动子直线运动的频率更高，而且绕组在外端，散热容易；所述电机铁芯涡流损耗小，采用集中式定子绕组下线简单，加工难度相对较低；铁芯由硅钢片叠压而成同时所述定子永磁体与绕组位于同一侧，动子由SMC构成，相较于传统海浪发电圆筒直线电机，有效行程更长。相较于传统圆筒发电机，本申请所述电机散热简单、加工简单、行程更长而成本更低，特别是定子绕组中匝链的磁链频率比动子直线运动的频率更高，实现了频率放大功能。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。图1是根据一示例性实施例示出的一种直线-旋转低速圆筒发电机的结构示意图。图2是根据一示例性实施例示出的定子结构示意图。图3是根据一示例性实施例示出的转子铁芯结构示意图。图4是根据一示例性实施例示出的转子永磁体结构示意图。图5是根据一示例性实施例示出的动子结构示意图。图6是根据一示例性实施例示出的转子永磁体沿转子铁芯轴向分布示意图。其中：1、定子铁芯；2、定子永磁体；3、定子绕组；4、转子铁芯；5、转子永磁体；6、动子铁芯；ABCDE为5个沿圆周逆时针方向依次分布的转子铁芯；PQRST为5个沿圆周逆时针方向分布的包含永磁体的定子齿。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。如图1所示，本专利技术实施例公开了一种直线-旋转低速圆筒发电机，适用于海浪发电，包括从外向内依次布置的定子、转子以及动子，所述转子与所述定子之间间隔有气隙，所述转子沿所述定子圆周方向做旋转运动，所述动子与所述转子之间间隔有气隙，所述动子沿轴向方向做直线往复运动；所述定子包括定子铁芯1、定子永磁体2、定子绕组3，所述定子铁芯1由多个U形硅钢片叠压而成的铁芯组成，相邻的两个所述铁芯中间插入沿圆周方向交替充磁的所述定子永磁体2，相邻的两个所述铁芯以及插入其中的定子永磁体2外套装所述定子绕组3；所述转子包括多个沿圆周方向均布的转子铁芯4，每个所述转子铁芯4内侧壁面均表贴有转子永磁体5；所述动子6由一整个软磁材料构成，外周壁面具有多个突出其表面且沿轴向分布的凸齿。基于此，本专利技术实施例提供的一种直线-旋转低速圆筒发电机将动子直线往复的运动转换到转子切线旋转方向，进一步在定子绕组中感应出电能向外发电。其中定子绕组中匝链的磁链频率比动子直线运动的频率更高，而且绕组在外端，散热容易；所述电机铁芯涡流损耗小，采用集中式定子绕组下线简单，加工难度相对较低；铁芯由硅钢片叠压而成同时所述定子永磁体与绕组位于同一侧，动子由SMC构成，相较于传统海浪发电圆筒直线电机，有效行程更长。相较于传统圆筒发电机，本申请所述电机散热简单、加工简单、行程更长而成本更低，特别是定子绕组中匝链的磁链频率比动子直线运动的频率更高，实现了频率放大功能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直线-旋转低速圆筒发电机，其特征在于：包括从外向内依次布置的定子、转子以及动子，所述转子与所述定子之间间隔有气隙，所述转子沿所述定子圆周方向做旋转运动，所述动子与所述转子之间间隔有气隙，所述动子沿轴向方向做直线往复运动；/n所述定子包括定子铁芯(1)、定子永磁体(2)、定子绕组(3)，所述定子铁芯(1)由多个U形硅钢片叠压而成的铁芯组成，相邻的两个所述铁芯中间插入沿圆周方向交替充磁的所述定子永磁体(2)，相邻的两个所述铁芯以及插入其中的定子永磁体(2)外套装所述定子绕组(3)；/n所述转子包括多个沿圆周方向均布的转子铁芯(4)，每个所述转子铁芯(4)内侧壁面均表贴有转子永磁体(5)；/n所述动子(6)由一整个软磁材料构成，外周壁面具有多个突出其表面且沿轴向分布的凸齿。/n

【技术特征摘要】
1.一种直线-旋转低速圆筒发电机，其特征在于：包括从外向内依次布置的定子、转子以及动子，所述转子与所述定子之间间隔有气隙，所述转子沿所述定子圆周方向做旋转运动，所述动子与所述转子之间间隔有气隙，所述动子沿轴向方向做直线往复运动；
所述定子包括定子铁芯(1)、定子永磁体(2)、定子绕组(3)，所述定子铁芯(1)由多个U形硅钢片叠压而成的铁芯组成，相邻的两个所述铁芯中间插入沿圆周方向交替充磁的所述定子永磁体(2)，相邻的两个所述铁芯以及插入其中的定子永磁体(2)外套装所述定子绕组(3)；
所述转子包括多个沿圆周方向均布的转子铁芯(4)，每个所述转子铁芯(4)内侧壁面均表贴有转子永磁体(5)；
所述动子(6)由一整个软磁材料构成，外周壁面具有多个突出其表面且沿轴向分布的凸齿。


2.根据权利要求1所述的一种直线-旋转低速圆筒发电机，其特征在于：所述定子铁芯(1)由ns(ns＝6k，k≥2)个U型硅钢片叠压而成的铁芯组成，形成2ns个定子齿，每个所述定子齿沿圆周方向长度相等。


3.根据权利要求1所述的一种直线-旋转低速圆筒发电机，其特征在于：每相所述定子绕组(3)由沿定子中心形成正交对称的ns/3个定子线圈串联而成。


4.根据权利要求3所述的一种直线-旋转低速圆筒发电机，其特征在于：相邻的两个所述铁芯中间插入ns个沿圆周方向交替充磁的定子永磁体(2)，其充磁方向长度与定子齿长度相等。

【专利技术属性】
技术研发人员：卢琴芬，郑梦飞，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33