[实用新型]一种新型轴向磁通双凸极永磁发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种发电机，具体是一种轴向磁通双凸极永磁发电机，属于发电技术领域。

背景技术

在新能源发电中，关于发电机的研究，目前主要集中在三种发电机上：无刷双馈发电机、永磁同步发电机和双凸极发电机。

无刷双馈发电机可根据原动机转速变化调节励磁电流的频率，实现恒频输出，通过改变励磁电流的幅值和相位实现发电机有功、无功功率的独立调节。由于无刷双馈发电机的气隙大，则需要的控制绕组励磁变换器的励磁无功功率也大，因此不适合用作低速直驱发电机。

永磁同步发电机具有一系列优点，如重量轻、效率高、动态响应快等。发电机在每分钟几十至几百转的低速下工作，为保证其输出在正常频率的范围内（30～80Hz），发电机需要采用较大的定转子直径和较多的极对数。在电机设计过程中，当选定定子直径之后，会面临由于转子永磁磁极数量多而造成磁极极距小、励磁磁势不足的问题。

双凸极发电机是20世纪50年代提出来的一种新型电机，随着功率电子学和微电子学的飞速发展，在90年代，双凸极永磁电机作为一种新型的机电一体化可控交流调速系统由美国著名电机专家T.A.Lipo等人提出，并很快得到世界各国科研人员的广泛关注和深入研究。其电机定转子结构外形与开关磁阻电机相似，呈双凸极结构，但是它的转子（或定子）上置有永磁体，所以其运行原理和控制策略与开关磁阻电机有本质的区别。双凸极永磁电机主要优点是结构简单、易于维护、控制灵活、动态响应快、调速性能好以及转矩/电流比大，其在航空和风力发电领域具有很好的应用价值。根据目前的研究现状，双凸极发电机可分为普通双凸极发电机、磁通反向发电机和磁通切换发电机。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有发电机存在的结构过于复杂、自身能耗大等问题。

本实用新型的目的是提出一种具有高效率、高功率密度且结构简单、新颖的轴向磁通双凸极永磁发电机。

本实用新型采取的技术方案是：

一种新型轴向磁通双凸极永磁发电机，包括转子、发电机外定子、发电机内定子、永磁环和转子轴；所述发电机内定子嵌套在发电机外定子内，发电机内定子与发电机外定子之间留有间隙；所述永磁环安装于前述间隙内；转子轴设置在转子的中心处，且固定为一个整体；所述转子轴贯穿过发电机内定子的中心，且与发电机内定子不接触；所述转子位于发电机外定子和发电机内定子的上方；

所述发电机外定子上均匀设有三个发电机外定子凸极，所述三个发电机外定子凸极位于同一圆周上；所述每相邻两个发电机外定子凸极之间为发电机外定子凸极槽，所述发电机外定子凸极槽的形状与发电机外定子凸极的形状相同；所述三个发电机外定子凸极上均绕有发电机外电枢绕组；

所述发电机内定子上均匀设有三个发电机内定子凸极，所述三个发电机内定子凸极位于同一圆周上；所述每相邻两个发电内定子凸极中心之间为发电机内定子内凸极槽，所述发电机内定子内凸极槽的形状与发电机内定子凸极的形状相同；所述三个发电机内定子凸极上均绕有发电机内电枢绕组；

前述三个发电机外定子凸极和三个发电机内定子凸极位于同一平面内；

所述转子上设有外转子凸极组和内转子凸极组；所述外转子凸极组与发电机外定子凸极相对应；所述内转子凸极组与发电机内定子凸极相对应；

所述外转子凸极组包括两个外转子凸极；所述两个外转子凸极均匀设置在转子上，并位于同一圆周上；所述两个外转子凸极与三个发电机外定子凸极相对应，两个外转子凸极与三个发电机外定子凸极之间留有第一间隙；

所述内转子凸极组包括两个内转子凸极，所述两个内转子凸极均匀设置在转子上，并位于同一圆周上；所述两个内转子凸极与三个发电机内定子凸极相对应，且两个内转子凸极与三个发电机内定子凸极之间留有第二间隙；所述第一间隙与第二间隙相等；所述两个外转子凸极和两个内转子凸极位于同一平面内；所述两个外转子凸极所在的圆周的直径大于所述两个内转子凸极所在的圆周的直径。

本实用新型所述的发电机外定子凸极、发电机内定子凸极、外转子凸极和内转子凸极的形状均为扇形。

为了具有较高的功率密度，本实用新型所述的第一间隙和第二间隙优选为0.3-1.5mm。

有益效果