发电机和风力发电系统技术方案

本实用新型专利技术提供发电机和风力发电系统。该发电机具有：设置有永久磁铁的转子铁芯；定子铁芯，其被配置成在半径方向上与所述转子铁芯相对，并且设置有多个槽；以及卷绕在所述定子铁芯的槽中的线圈，其中，每极每相槽数ｑ是满足１＜ｑ≤３／２的分数。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及发电机和风力发电系统，尤其涉及具有线圈以及卷绕线圈的槽的发电机和风力发电系统。
技术介绍
以往，例如在日本特开平7-143697号公报中公开了具有线圈和卷绕线圈的槽的发电机。在上述日本特开平7-143697号公报中，公开了具有线圈和卷绕线圈的槽的三相电枢线圈(发电机)。在该三相电枢线圈中，设置有四极磁铁和48个槽。由此，每极每相槽数q(=槽数/(相数X极数))为4( = 48/(3X4)(整数))。在这里，每极每相槽数q是表示一极一相的槽数的参数，表示为了制作一个极而需要的槽数。另一方面，众所周知，在低速的发电机中，为了增大感应出的电压的频率，需要增加极数。在将上述现有的每极每相槽数q为整数的结构应用于这样的低速发电机的情况下，存在有这样的问题在增加极数时，如果将每极每相槽数q维持为相同的值，则槽数也要相应地增加，因此，形成槽的冲压工序数会增加。于是，在现有技术中，为了抑制这样的问题，提出了每极每相槽数q被设为分数的发电机。这样，通过将每极每相槽数q设为分数， 由此，即使将每极每相槽数q维持为相同的值而增加极数，与每极每相槽数q为整数的情况相比，也能够抑制槽数增加。然而，即使在应用了分数的每极每相槽数q的情况下，仍具有这样的问题如果每极每相槽数q变小，则槽数变小，感应电压的失真(相对于正弦波的失真)变大。另一方面，如果每极每相槽数q变大，则槽数变大，每一个槽的截面积变小，因此，设置在槽内的绝缘膜的比例变大。所以，可插入槽内的线圈的截面积变小，因此，具有铜耗(因线圈的电阻而损失的能量)相应地变大的问题。
技术实现思路
本技术是为了解决上述课题而完成的，本技术的目的之一在于提供能够减小感应电压的波形的失真并且能够抑制线圈的铜耗变大的发电机和风力发电系统。为了达到上述目的，本申请的专利技术人精心地进行了研究，结果发现只要将每极每相槽数q设定在1 < 3/2的范围内，即可达到上述目的。即，本技术的第一方面的发电机具有设置有永久磁铁的转子铁芯；定子铁芯，其被配置成在半径方向上与转子铁芯相对，并且设置有多个槽；卷绕在定子铁芯的槽中的线圈，其中，每极每相槽数q是满足1 < q彡3/2的分数。S卩，本申请的专利技术人发现在每极每相槽数q小于l(q< 1)的情况下，槽数变小， 所以感应电压波形相对于正弦波的失真变大。另外，在每极每相槽数q大于3/2 (q> 3/2) 的情况下，槽数变大，所以感应电压波形相对于正弦波的失真变小，另一方面，槽数变大将导致每一个槽的截面积变小。因此，设置在槽内的绝缘膜的比例变大，所以可插入线圈的面积相应地减小。其结果是发现了以下情况在每极每相槽数q大于3/2的情况下，铜耗变大。 另外，还发现为了将卷绕线圈的槽的间距形成为与铜耗较小的、每极每相槽数q为1时G 间距)相同的程度、并且将失真减小到比每极每相槽数q为3时的波形的失真小，每极每相槽数q需要是满足1 < q < 3/2的分数。根据这些发现，本申请的专利技术人得到了要将每极每相槽数q构成为满足1 < q < 3/2的分数的发现。由此，能够抑制感应电压波形相对于正弦波的失真变大，并且能够抑制铜耗变大。并且，通过后面叙述的由本申请的专利技术人进行的仿真，已经确认到如下情况通过将每极每相槽数q构成为满足1 < q < 3/2的分数，能够抑制感应电压波形相对于正弦波的失真变大，并且能够抑制铜耗变大。其中，所述定子铁芯包括分割出的多个铁芯，所述分割出的多个铁芯的数量为感应出的电压的相数的倍数。其中，所述定子铁芯包括分割出的多个铁芯，在设成对极数为pi、所述分割出的多个铁芯的数量为ql的情况下，对分数ql/pl进行约分后的q2/p2的分子q2为偶数，其中， 所述成对极数是配置在所述转子铁芯上的所述永久磁铁在对角线上构成对的数量。其中，该发电机构成为所述转子铁芯被配置在所述定子铁芯的内侧的内转子型。本技术的第二方面的风力发电系统具有发电机和与发电机的旋转轴连接的叶片，发电机包括设置有永久磁铁的转子铁芯；定子铁芯，其被配置成在半径方向上与转子铁芯相对，并且设置有多个槽；以及卷绕在定子铁芯的槽中的线圈，其中，每极每相槽数 q是满足l<q<3/2的分数。在该第二方面的风力发电系统中，能够得到如下风力发电系统通过如上所述地将每极每相槽数q构成为满足1 < q < 3/2的分数，能够抑制感应电压波形相对于正弦波的失真变大，并且能够抑制铜耗变大。附图说明图1是示出本技术的一个实施方式的风力发电系统的整体结构的图。图2是本技术的一个实施方式的风力发电系统的发电机的平面图。图3是本技术的一个实施方式的发电机的定子铁芯的放大图。图4是本技术的一个实施方式的发电机的永久磁铁的放大图。图5是示出本技术的一个实施方式的发电机的线圈在槽中的配置的图。图6是示出针对本技术的一个实施方式的发电机的相对于每极每相槽数q的波形失真率进行的仿真的结果的图。图7是示出针对本技术的一个实施方式的发电机的相对于每极每相槽数q的铜耗比例进行的仿真的结果的图。图8是示出本技术的一个实施方式的变形例的风力发电系统的整体结构的图。具体实施方式下面，根据附图来说明本技术的实施方式。首先，参照图1至图4，对本实施方式的风力发电系统100的结构进行说明。如图1所示，风力发电系统100由发电机1、用于收纳发电机1的机舱2、转子毂3、叶片4以及塔架5构成。发电机1被收纳于机舱2中。另外，转子毂3被安装于发电机1 的旋转轴11上。另外，在转子毂3上安装有多个叶片4。另外，机舱2被安装于塔架(支撑柱)5上。如图2所示，发电机1由旋转轴11、旋转轴肋(rib) 12、转子铁芯13、永久磁铁14、 定子铁芯15和线圈16构成。旋转轴11通过旋转轴肋12安装于转子铁芯13上。转子铁芯13例如是由电磁钢板层叠而形成的。另外，转子铁芯13例如也可以是将铁等强磁性体部件弯曲成圆形而成的部件，还可以是圆筒形的强磁性体部件。另外，圆筒形的强磁性体部件也可以由铸件等构成。转子铁芯13的外周部安装有多个永久磁铁14。在图2中，14个永久磁铁14被安装在转子铁芯13的外周部。另外，发电机1的转速、感应出的电压的频率以及极数之间的关系通过下式(1)来表示。转速=120Xf/p. . . (1)其中，f表示频率，ρ表示极数。一般而言，在大型的风力发电系统中，转速比较小， 例如每分钟20转左右。在这种转速较小的风力发电系统中，在要产生频率f为50Hz 60Hz 左右的电压的情况下，需要增大极数P。即，在大型的风力发电系统中，需要像本实施方式这样，具有较多的永久磁铁14。另外，定子铁芯15被配置成在转子铁芯13的半径方向上与其相对。在定子铁芯 15上，在定子铁芯15的内侧形成有多个槽17。在图2中，在定子铁芯15上形成有48个槽 17。另外，定子铁芯15被分割为6个铁芯15a 15f。并且，定子铁芯15的分割数量大多采用感应出的电压的相数(三相)的倍数。即，分割数量可考虑3、6、9...，另一方面， 为了抑制轴电压的产生，在本实施方式中，将分割数量设为6。其中，轴电压是指因不均勻的磁通而在旋转轴上本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种发电机，其具有：设置有永久磁铁的转子铁芯；定子铁芯，其被配置成在半径方向上与所述转子铁芯相对，并且设置有多个槽；以及卷绕在所述定子铁芯的槽中的线圈，其中，每极每相槽数ｑ是满足１＜ｑ≤３／２的分数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：森下大辅，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：实用新型
国别省市：JP