[实用新型]径向磁场无铁芯永磁风力发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种永磁发电机，特别涉及一种径向磁场无铁芯的永磁风力发电机。

背景技术

小型交流永磁发电机，按照磁钢在转子中的配置不同，一般有径向磁场式、切向磁场式、混合式内部永磁结构及表面式永磁结构等多种型式。现有的用于小型风力发电的永磁发电机，通常采用的是带铁芯的水平轴结构，如目前技术比较先进的广州红鹰HY-400和江苏淮安的FD-500永磁风力发电机等。这些永磁发电机定子绕组按一定规律嵌放在铁芯槽内，因气隙小，磁钢与铁芯的吸力较大，起动转距大，微风下难于起动；且电机运转时因齿槽效应，电磁转距会产生脉动。一般，上述永磁发电机的额定风速(也即输出额定功率的转速)较高，通常在10～12m/s范围内，且风叶直径偏大，在风量不足的低风速区，输出功率小甚至发不出电，不能合理地利用风能。

专利号为200820059414.1，名称为“一种永磁发电机”的实用新型专利中，虽然给出了一种无铁芯实施风力发电的永磁发电机，但是上下端盖、上下永磁轭、永磁铁和线圈之间为紧密连接，气隙小，但难以保证加工精度，工艺难度大，对解决起动转距没有起到太大的作用，实施效果不好；另外，结构复杂，不易制造。

专利号为87206678，名称为“盘式无铁芯交流永磁发电机”的实用新型专利中，虽然也给出了一种无铁芯实施风力发电的永磁发电机，但是结构复杂，并且线圈太厚，气隙大，磁场强度小，输出功率小，同时它的额定转速太高，不利于微风起动，同样也没有能够解决永磁风力发电机在微风下能够高效率运行的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是由于气隙小，磁钢与铁芯的吸力较大，起动转距大，在微风下难于起动的问题，提供一种可以在低风速、小风量情况下能输出较大的功率，适用风速范围宽、运行效率高的永磁风力发电机。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型包括同轴设置的转子内侧圆筒、转子外侧圆筒和定子圆筒，其中，转子内侧圆筒和转子外侧圆筒相连呈一体，并均通过轴承与主轴相连接，且转子内侧圆筒和转子外侧圆筒的筒口方向一致，所述定子圆筒的筒口方向与转子圆筒相反，且定子圆筒的筒壁位于转子内侧圆筒和转子外侧圆筒的筒壁之间；在转子内侧圆筒的筒壁上沿圆周均布内磁钢，在转子外侧圆筒的筒壁上沿圆周均布外磁钢，均布的内磁钢和外磁钢极性交替改变，且相对应的内磁钢与外磁钢极性相反；在所述定子圆筒的筒壁上沿圆周均布线卷。

在内磁钢的内侧设置内铁轭，在外磁钢的外侧设置外铁轭。

上述转子内侧圆筒通过转子内侧轴承与主轴相连接，转子外侧圆筒通过转子外侧轴承与主轴相连接；上述的转子内侧轴承和转子外侧轴承紧配合压套在主轴上。

在转子内侧圆筒的筒壁上沿圆周均布单相18块内磁钢，在转子外侧圆筒的筒壁上沿圆周均布单相18块外磁钢，在定子圆筒的筒壁上沿圆周均布18个线卷。

在转子内侧圆筒的筒壁上沿圆周均布三相24块内磁钢，在转子外侧圆筒的筒壁上沿圆周均布三相24块外磁钢，在定子圆筒的筒壁上沿圆周均布18个线卷。

上述的转子内侧圆筒和转子外侧圆筒均为铝合金材质的圆筒转子结构。

在转子内侧圆筒或转子外侧圆筒上设有速度传感器。

在定子圆筒的下端面设有压板，压板与主轴垂直设置。

在定子圆筒的筒壁上开有线卷槽，线卷位于线卷槽中；在定子圆筒的下端面开有沟槽，线卷的引线从沟槽中引出。

上述线卷的连接有三相Y结两串三并、三相Y结三串两并、三相Y结六串一并。

采用上述技术方案的本实用新型，由于设置了双圆筒转子结构和单圆筒定子结构，使得转子内侧圆筒、转子外侧圆筒和定子圆筒之间构成双气隙，且气隙均匀，且无铁芯，有效地减小了起动转矩，从而解决了微风下发电机难以启动的问题。本实用新型中定子无齿槽、无铁芯、结构简单、转动惯量小、响应速度快、转矩脉动大为改善。同时，为进一步扩大发电机的风速适用范围，在转子内侧圆筒或转子外侧圆筒上设有速度传感器，通过传感器发出的实时速度信号，控制电力电子器件的自动操作，有效改变定子线卷的连接方式，使定子线卷9的连接方式可以在2S3P、3S2P、6S1P等多种连接方式中进行选择，以实现宽风速范围内高效运转的要求。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例1中定子线卷的连接示意图；

图3为本实用新型实施例2中定子线卷的连接示意图；

图4为本实用新型实施例3中定子线卷的连接示意图；

图5为本实用新型三个实施例的功率利用率对比图。

具体实施方式