[发明专利]四个工作边无铁芯发电机

说明书

技术领域

本发明属于发电机设计和制造技术领域，涉及一种四个工作边无铁芯新型发电机的制造。

背景技术

目前，国内外已经有很多关于发电机的报道，其中无铁芯发电机因为去掉了铁芯提高了发电效率。其中专利 95105914.9 涉及一种无铁芯激磁发电机，专利200810035783.1 涉及一种无铁芯永磁同步直驱风力发电机 ，专利200910052838.4 涉及一种Halbach无铁芯永磁直驱风力发电机 ，专利201010154369.X 涉及一种恒压无铁芯盘式风力发电机。但是这些发电机的线圈只有两个工作边，另外两个边为导通边，发电效率还有待进一步提高。

发明内容

本发明目的是解决现有无铁芯发电机的线圈只有两个工作边，发电效率不高的问题，提供一种四个工作边无铁芯新型发电机及其制造方法。

本发明所提供的新型发电机的主要关键技术包括 ：1）单一磁极磁铁的实施方法，内层永久磁铁、外层永久磁铁和侧向永久磁铁的固定方法，2）包括不导磁轴承、中间层磁铁和单一磁极磁铁部件的组成方法，3) 线圈的绕制方法，4）线圈的传动方法等。

发电机制作和发电实践表明，本发明所提供的4个工作边无铁芯发电机的制造方法正确可行。

本发明提供的四个工作边无铁芯发电机，核心部件为用单一磁极磁铁、永久磁铁、不导磁轴承和内套外套组成的部件。绕制在该部件上的线圈与用轴固定的内层永久磁铁、用支架固定的外层永久磁铁和用圆片固定的侧向永久磁铁组合，可以实现发电机四个边同时切割磁力线和无铁芯功能。其中，单一磁极磁铁是在磁极沿环向的中间层的永久磁铁的两N极或两S极同级之间放置的导磁材料块，在导磁材料块内形成单一磁极；位于中间层的永久磁铁和单一磁极磁铁外径的两端开有两个环向的凹槽，凹槽内各嵌装有一个不导磁轴承。用不导磁轴承，中间层的永久磁铁和单一磁极磁铁和内套外套组成一个部件。

在单一磁极磁铁两端的轴向对应位置上放置侧向永久磁铁，侧向永久磁铁用一个导磁圆片固定，圆片也起形成循环磁场的作用，圆片通过连接套与轴固定。内层永久磁铁固定在轴上，轴也起形成循环磁场的作用。线圈转动时，连接套、侧向永久磁铁和圆片、内层永久磁铁和轴固定不动。

线圈绕制在已经固定了不导磁轴承和中间层的永久磁铁和单一磁极磁铁的组合部件上，线圈的导线从内套穿入，再绕过外套进行绕制。线圈转动时不导磁轴承外圈及外套旋转，轴承的内圈不动。线圈与线圈之间在环向留有间隙，用于放置驱动线圈转动的连接杆。线圈绕制完成以后将线圈套入固定有内层永久磁铁的轴上。线圈的定位与转动通过连接杆完成。

连接杆镶在线圈的间隙中间，其作用包括传动和散热。连接杆的两端穿入两端的牙型连接器的槽中，牙型连接器的内孔与轴承的外圈紧密配合，轴承的内圈安装在连接套上固定不动，轴承的外圈随牙型连接器转动，连接套固定在轴上，通过牙型连接器和放置在线圈间隙中的不导磁材料制成的连接杆驱动线圈转动。

在绕制好线圈的外径外面安装外层永久磁铁，外层永久磁铁嵌入用不导磁材料制成的支架中，支架通过两个圆片与轴固定，支架外为包铁，包铁也起形成循环磁场的作用。一侧的牙型连接器在外侧与驱动轮固定。

发电机沿径向布置了三层磁铁，即用固定在轴上的内层永久磁铁、固定在不导磁轴承上的中间层的单一磁极磁铁和固定在支架上的外层永久磁铁形成径向的两层磁场，且两个径向磁场的磁极由内向外依次为S-N-S，或N-S-N，保证线圈在绕轴线转动时两个轴向边切割磁力线。

发电机在轴向布置了三层磁铁，由两端固定在导磁圆片上的侧向永久磁铁和固定在不导磁轴承上的中间层的单一磁极磁铁形成轴向的两个磁场，且两个轴向磁场的磁极由一侧向另一侧依次为S-N-S，或N-S-N，保证线圈在绕轴线转动时两个径向边切割磁力线。

本发明的优点和积极效果：

本发明提出了一种四个工作边发电机的制造方法，能够使发电机在发电时只有线圈转动，且线圈的四个边同时切割磁力线成为工作边。新型发电机的线圈容量比传统发电机提高一倍以上，同时线圈的径向边也切割磁力线，可以提高发电机的发电效率一倍以上。

附图说明

图1为四个工作边发电机线圈切割磁力线示意图，

图2-1和图2-2为由内套、外套、不导磁轴承、单一磁极磁铁和中间层永久磁铁构成的组合部件示意图，该组合部件位于线圈的内部，其中，图2-1为内部结构，图2-2为外观，

图3为侧向永久磁铁固定方法/爆炸图，

图4是线圈绕制方法示意图，

图5为线圈传动方法示意图，

图6-1和图6-2为线圈驱动方法示意图/外套开槽，