[发明专利]一体化三相高频变压器的圆筒型直线永磁发电机

权利要求书

1.一种一体化三相高频变压器的圆筒型直线永磁发电机，其特征在于：该发电机主要由第一定子组件(1)、第二定子组件(2)、第三定子组件(3)和运动组件(4)构成；第一定子组件(1)、第二定子组件(2)和第三定子组件(3)为环形中空结构，三者之间各自独立且结构完全相同，第一定子组件(1)、第二定子组件(2)和第三定子组件(3)的中空结构之间轴向对应贯通且第一定子组件(1)、第二定子组件(2)和第三定子组件(3)沿运动组件(4)的轴向依次套在运动组件(4)的外围；运动组件(4)在第一定子组件(1)、第二定子组件(2)和第三定子组件(3)的贯通中空内腔中自由往复运动；

第一定子组件(1)、第二定子组件(2)和第三定子组件(3)均包括铁心(13)、原边线圈(6)、副边线圈(7)和电枢线圈(5)，电枢线圈(5)周向嵌入在铁心(13)的壁内,原边线圈(6)和副边线圈(7)均轴向套住铁心(13)的壁和电枢线圈(5)；

通有电流的原边线圈(6)和副边线圈(7)在铁心(13)中产生的变压器磁力线(17)沿铁心(13)周向分布；通有电流的电枢线圈(5)在铁心(13)中产生的电机磁力线(16)为径向-轴向的闭合曲线；变压器磁力线(17)与电机磁力线(16)垂直正交，二者互相影响最小。

2.根据权利要求1所述的一体化三相高频变压器的圆筒型直线永磁发电机，其特征在于：第一定子组件(1)、第二定子组件(2)和第三定子组件(3)间的间距均为a,间距a的确定准则为：保证三个定子组件中相对应的电枢线圈产生的感应电动势的相位相差120°，a＝τ/3即满足要求，τ为极距；第一磁极(8)、第二磁极(9)、第三磁极(10)、第四磁极(11)与轴(12)组成了运动组件(4)；第一磁极(8)、第二磁极(9)、第三磁极(10)和第四磁极(11) 依次套在轴(12)外围；第一磁极(8)和第三磁极(10)为铁磁材料或永磁材料，当为永磁材料时，第一磁极(8)和第三磁极(10)的充磁方向相反；第三磁极(10 )和第四磁极(11)必须是永磁材料，充磁方向相异；轴(12)为不导磁材料。

3.根据权利要求1所述的一体化三相高频变压器的圆筒型直线永磁发电机，其特征在于：第一定子组件(1)、第二定子组件(2)和第三定子组件(3)中的铁心(13)上开设有多个周向槽(14)和多个轴向槽(15)；周向槽(14)中嵌入电枢线圈(5)；轴向槽(15)中嵌有原边线圈(6)和副边线圈(7)；铁心(13)的材料必须为高频损耗小、导磁性能良好的材料。

4.根据权利要求3所述的一体化三相高频变压器的圆筒型直线永磁发电机，其特征在于：铁心(13)的材料选择软磁复合材料(SMC)，或非晶合金、或纳米晶材料。

5.根据权利要求1-3中任意一相所述的一体化三相高频变压器的圆筒型直线永磁发电机，其特征在于：原边线圈(6)、副边线圈(7)和电枢线圈(5)由多匝电磁线绕制而成；原边线圈(6)和副边线圈(7)为镂空方形，电枢线圈(5)为环形饼状；原边线圈(6)和副边线圈(7)都与电枢线圈(5)垂直。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的一体化三相高频变压器的圆筒型直线永磁发电机，其特征在于：第一定子组件(1)中多个电枢线圈(5)进行串联形成圆筒型直线永磁发电机的X相电枢绕组；按照相同方法处理第二定子组件(2)和第三定子组件(3)中的多个电枢线圈(5)分别得到圆筒型直线永磁发电机的Y相电枢绕组和Z相电枢绕组；最后将X、Y、Z三相电枢绕组的尾端联结到一点。

7.根据权利要求1、2、3或4所述的一体化三相高频变压器的圆筒型直线永磁发电机，其特征在于：第一定子组件(1)中多个原边线圈(6)并联和多个副边线圈(7)串联组成高频变压器的A相原边绕组和a相副边绕组，按照相同方法处理第二定子组件(2)和第三定子组件(3)中的多个原边线圈(6)和多个副边线圈(7)，分别得到高频变压器的另外两个B、C相原边绕组和b、c相副边绕组；三相高频变压器的原、副边绕组采用Y-Y联结，即A、B、C三相原边绕组的尾端联结到一点，a、b、c三相副边绕组的尾端联结到一点。

8.根据权利要求1、2、3或4所述的一体化三相高频变压器的圆筒型直线永磁发电机，其特征在于：三个定子组件中的铁心(13)、原边线圈(6)和副边线圈(7)共同组成了三相高频变压器，该三相高频变压器工作于高频状态，频率高达20kHz以上；三个定子组件中的铁心(13)、电枢线圈(5)和运动组件(4)共同组成了三相圆筒型直线永磁发电机，圆筒型直线永磁发电机的工作频率低于1kHz。