单相永磁微小型发电机制造技术

本发明专利技术从微小型发电机基本原理到结构设计，再到零部件制造工艺和整机的装配等各个环节，简明扼要地公开了一种单相永磁微小型发电机，经比较分析后，优选了无铁芯单相永磁微小型发电机的方案，并阐述了定子绕组线包数与转子磁钢块数相等的概念及其特殊结构形式，其有益效果是能够数倍提高微风发电时的输出电压，也可简化整流电路结构。由于优选了无铁芯结构设计，不仅从根本上克服了源自电机铁芯与磁钢体间固有的齿槽效应，从而使得微风发电成为可能而提高风电效益，更是极大地减轻了发电机的重量，节省了主要原材料使用量，也简化和优化了制造工艺，有效降低了本微风发电机的综合成本，对推动绿色能源领域之风力发电产业的发展将会是有益的补充。将会是有益的补充。将会是有益的补充。

【技术实现步骤摘要】
单相永磁微小型发电机


[0001]本专利技术涉及一种微小型发电机，具体涉及一种单相永磁微小型发电机。本讨论涉及机械结构、电磁零部件以及金属和工程塑料等材料，也涉及各种零部件制造和电机装配工艺等。

技术介绍

[0002]很多微小型永磁发电机，采用无取向硅钢片，经冲压、叠片等工艺制成定子绕组骨架盘，以硅钢片构成电机“铁芯”。定子的电气特性由三相绕组结构确定，将导线分别缠绕于铁芯定子骨架上相应线包支架而制成三相绕组，将各绕组按星型或三角型方式连接，端部引出线连接到外电路，获取发电机将旋转机械能转化的交流电能，或经整流电路获取脉动直流电能。
[0003]利用硅钢片优良的导磁性，能有效优化电机内部动态磁场的分布。从而在一定程度上提升发电机的机电能量转换效率。然而引入铁芯的同时也引入了“铁损”，而要减少铁芯的损耗，就需要采用更高品质和“越薄越好”的硅钢片，这将导致电机制造综合成本上升。

技术实现思路

[0004]为解决现有发电机偏重偏贵的问题，同时又希望获得相对满意的发电效率和发电机产品的高性价比，本专利技术采用了新的技术方案，其基本技术措施包括如下：
[0005](1)改变发电机的定子和转子结构，优选的定子绕组线包支架盘不再使用铁芯；
[0006](2)改变定子的三相绕组结构与绕制方案，采用“单相单线偶数多极绕组”总体方案；
[0007](3)改变定子绕组线包数不等于磁钢块数的方案，令二者数量相等且都为2N，N≥1；
[0008](4)转子盘上的磁钢块依然按照：相邻磁钢块极性相反的排列方式排列；
[0009](5)按照相邻线包绕线方向相反的方式，用单根导线逐个相接地绕制定子盘上的所有线包。导线的进线头和出线头最终相互邻近，被固定连接在定子盘边缘的接线柱上；
[0010](6)在定子一侧安装高效“导磁环”以改善发电机内动态磁场分布。该导磁环采用取向型硅钢薄片，沿取向预先剪切成等宽长条，再经缠绕等加工工艺制成各种所需要的形状；
[0011](7)本专利技术单相永磁微小型发电机，是以电机转轴纵截面的圆心为中心，定子线包与转子磁钢块沿该纵截面圆心半径方向排列，按其定子与转子不同装配结构，可以划分成为内转子和外转子两大类。
[0012]综上简述，归纳本项专利技术的技术要点，分别阐述如下：
[0013]●
定子绕组的线包支架不再使用硅钢片铁芯，改用工程塑料或其它轻量高强材料如铝镁合金材料、ABS工程塑料，或碳纤维复合材料等制造；
[0014]●
采用“单相单线偶数多极绕组”总体方案，发电机绕组仅用单根导线绕制，只需
双线头对外连接，对比常规三相发电机，单相交流电输出电压更高，适应更多普通用电场合。
[0015]一种单相永磁微小型发电机，其特征是：采用“单相单线偶数多极绕组”总体方案，发电机绕组仅用单根导线绕制，只需双线头对外连接，对比常规三相发电机，单相发电机输出电压更高，适应更多普通用电场合。
[0016]●
单个定子盘上绕组线包数等于单个转子盘上磁钢块数，二者数量相等，都为2N，N≥1。作为变化，单个定子盘上绕组线包数也可以不等于单个转子盘上磁钢块数，其相互关系为：在满足上列二者都是偶数前提下，一种为另一种的奇数倍，比如：单个定子盘上绕组线包数可以是单个转子盘上磁钢块数的奇数倍，例如3、5、7倍等，也可反过来安排；
[0017]一种单相永磁微小型发电机，其特征是：单个定子盘上绕组线包数等于单个转子盘上磁钢块数，二者数量相等，都为偶数2N，N≥1；如若不等则数量多者为数量少者的奇数倍。
[0018]●
定子盘绕组的相邻线包都是等间距排列，转子盘上相邻磁钢块同样是等间距排列，装配好的发电机运转时会在某一瞬间所有线包中心轴与磁钢块中心向完全吻合；二者若在数量相差某个奇数倍时，则装配好的发电机运转时会在某一瞬间所有少数器件的中心会与多数器件中，位差为该奇数的第某个器件中心轴向完全吻合。
[0019]●
定子盘绕组采用“单相单线偶数多极绕组”结构，其绕制规则是：相邻线包围绕线包轴的绕线方向相反，从而获得相邻线包的电磁极性相反。仅用单根导线绕制，绕完一个线包或其部分圈数接着就反转绕线方向再绕制下一个相邻的线包，逐个相接地绕制定子盘上的所有线包。最后一个线包正好紧挨着第一个线包。第一个线包导线的进线头和最后一个线包导线的出线头最终相互邻近，固定连接在定子盘边的接线柱上。
[0020]一种单相永磁微小型发电机，其特征是：定子盘绕组采用“单相单线偶数多极绕组”结构，其绕制规则是：相邻线包围绕各自线包轴的绕线方向相反；用单根导线绕制，绕完一个线包或其部分圈数接着就反转绕线方向再绕制下一相邻线包，逐个相接地绕制定子盘上的所有线包；最后一个线包正好紧挨第一个线包。第一个线包导线的进线头和最后一个线包导线的出线头最终相互邻近，固定连接在定子盘边的接线柱上。
[0021]●
以电机转轴纵截面的轴心为圆心，定子线包与转子磁钢块沿该截面圆心的半径方向排列，定子盘上的线包围成一整个圆圈，在定子盘上远离转子磁钢块一侧的、紧靠线包骨架底部预先安排的圆环形空槽内，安装铁磁材料制做的导磁环，优选条形硅钢片绕制导磁环。
[0022]一种单相永磁微小型发电机，其特征是：以电机转轴纵截面的轴心为圆心，定子线包与转子磁钢块沿该截面圆心的半径方向排列，定子盘上的线包围成一整个圆圈，在定子盘上远离转子磁钢块一侧的、紧靠线包骨架底部预先安排的圆环形空槽内，安装铁磁材料制作的导磁环，优选条形取向硅钢片绕制的导磁环。
[0023]●
安装在高速旋转的转子盘上的磁钢块，会受到巨大的离心力，而在发电工作时，又会受到巨大的电磁力。为使转子部件能长久安全可靠地工作，这里将转子盘设计成盒装容器：分为上下两半，转子盘主体如同安装磁钢块和导磁环的“盒子”(如图1b2所示)，“床位”用于安装磁钢块，注意相邻磁钢块极性相反；紧靠环状排列磁钢块一侧有环状槽安装导磁环。安装完毕即对准定位销，扣上“盒盖”(如图1c1、1c2)再加工合成为一体。
[0024]一种单相永磁微小型发电机，其特征是：转子盘如盒装容器分两半，转子盘主半安装磁钢块和导磁环，相邻磁钢块极性相反；紧靠环状排列磁钢块一侧有环状槽安装导磁环。安装完毕即扣上转子盘辅半即“盒盖”，再加工合成为一体。
[0025]●
发电机在高负荷下工作会产生大量热，导致电机温度升高，对磁钢块和绕组构成威胁。在转子适当部位预制“风翼”，转子旋转时可推动空气定向运动，形成风冷气流，且为“自适应”风冷气流：负荷越重、转速越快，风速越高，风冷效果越好。转子加风翼会增加能耗，降低电机效率，因此风翼尺寸和迎风角度等结构数据应结合实际应用优化设计。
[0026]一种单相永磁微小型发电机，其特征是：在转子盘的适当部位，预制有风翼以产生风冷气流，利于降低电机绕组和磁钢块的温度。
[0027]综上所述，本专利技术的技术方案，异于常规而有特定用途，其应用绝不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单相永磁微小型发电机，其特征是：采用“单相单线偶数多极绕组”总体方案，发电机绕组仅用单根导线绕制，只需双线头对外连接，对比常规三相发电机，单相发电机输出电压更高，适应更多普通用电场合。2.根据权利要求1所述一种单相永磁微小型发电机，其特征是：单个定子盘上绕组线包数等于单个转子盘上磁钢块数，二者数量相等，都为偶数2N，N≥1；如若不等则数量多者为数量少者的奇数倍。3.根据权利要求1所述一种单相永磁微小型发电机，其特征是：定子盘绕组采用“单相单线偶数多极绕组”结构，其绕制规则是：相邻线包围绕各自线包轴的绕线方向相反；用单根导线绕制，绕完一个线包或其部分圈数接着就反转绕线方向再绕制下一相邻线包，逐个相接地绕制定子盘上的所有线包；最后一个线包正好紧挨第一个线包。第一个线包导线的进线头和最后一个线包导线的出线头...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕大明，
申请(专利权)人：吕大明，
类型：发明
国别省市：