專利名稱：永磁交流發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有永磁體轉(zhuǎn)子的交流發(fā)電機(jī)的改進(jìn)，屬發(fā)電機(jī)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
永磁發(fā)電機(jī)已比較普遍，其結(jié)構(gòu)大都是在樞槽中嵌有定子繞組，并與永磁體轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁氣隙磁場(chǎng)直接產(chǎn)生磁場(chǎng)的相互作用達(dá)到發(fā)電的目的。但目前永磁發(fā)電機(jī)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率都在90％以下，η＜1。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率大于1的單相永磁交流發(fā)電機(jī)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是這種永磁交流發(fā)電機(jī)，由轉(zhuǎn)軸、端蓋、機(jī)殼、機(jī)座等構(gòu)成，其特點(diǎn)是在轉(zhuǎn)軸上連接有與轉(zhuǎn)軸同心的心軸，在心軸的一端裝有徑向方向磁性的第一永磁體，在心軸的另一端裝有與第一永磁體徑向方向錯(cuò)位的磁性相反的徑向方向磁性的第二永磁體，轉(zhuǎn)軸與端蓋轉(zhuǎn)動(dòng)連接后構(gòu)成永磁體轉(zhuǎn)子；在第一永磁體外周設(shè)置單向?qū)Т诺呐c第一永磁體同心圓周分布的第一定子軛鐵，在第二永磁體外周設(shè)置單向?qū)Т诺呐c第二永磁體同心圓周分布的并與第一定子軛鐵相對(duì)應(yīng)的第二定子軛鐵，在第一定子軛鐵與第二定子軛鐵間連接固定有框架軛鐵，在框架軛鐵的中部設(shè)有與框架軛鐵相連接的中間軛鐵，在中間軛鐵兩側(cè)的框架軛鐵上分別裝有繞組，框架軛鐵與機(jī)座固定連接后構(gòu)成定子。
所述的第一永磁體可以是由至少一個(gè)相同弧面、相同磁性的永磁體組成的第一永磁體組，所述的第二永磁體可以是由與第一永磁體組相同個(gè)數(shù)、相同弧面、相同參數(shù)但磁性相反的永磁體組成的第二永磁體組。
所述的第一永磁體組中的永磁體和第二永磁體組中的永磁體沿等圓周等分均勻布置，每個(gè)永磁體磁性弧面的最佳弧長(zhǎng)是第一永磁體組與第二永磁體組中永磁體個(gè)數(shù)相加后的永磁體總數(shù)等分圓周的弧長(zhǎng)度。即永磁體磁性弧面的弧長(zhǎng)l＝2πr/k，r為永磁體外弧面半徑，k為第一永磁體個(gè)數(shù)和第二永磁體個(gè)數(shù)相加后的永磁體總數(shù)。
所述的第一永磁體組中的永磁體分別與第二永磁體組中的永磁體徑向相對(duì)錯(cuò)位布置，錯(cuò)位布置的最佳錯(cuò)位角度是永磁體總數(shù)等分圓周的圓心角。即錯(cuò)位角度α＝2π/k＝360°/k。
所述的永磁體沿圓周方向展開(kāi)形狀可為矩形、圓形或其它異形。每個(gè)永磁體可以拼合組成也可以不拼合。
所述的第一定子軛鐵的個(gè)數(shù)是第一永磁體個(gè)數(shù)的倍數(shù)個(gè)并沿等分圓周均勻布置組成第一定子軛鐵組，所述的第二定子軛鐵的個(gè)數(shù)是第二永磁體個(gè)數(shù)的倍數(shù)個(gè)并沿等分圓周均勻布置組成第二定子軛鐵組，第一定子軛鐵組中的定子軛鐵個(gè)數(shù)與第二定子軛鐵組中的定子軛鐵個(gè)數(shù)相同。
所述的定子軛鐵的寬度與永磁體磁性弧面的寬度相同。
所述的中間軛鐵由分別與框架軛鐵相連接的軛鐵閉合后組成。
所述的各繞組可串聯(lián)連接，或并聯(lián)連接，也可串并聯(lián)連接。
本發(fā)明的永磁交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)獨(dú)特新穎，可發(fā)出單相交流電，3個(gè)相同的單相交流永磁發(fā)電機(jī)，正弦波電勢(shì)相差120°時(shí)，還可組成三相交流永磁發(fā)電機(jī)。本發(fā)明的主要部件均可選用現(xiàn)有的Nd-Fe-B等高矯頑力永磁材料、冷軋熱軋矽鋼片等軟磁材料并采用常規(guī)工藝加工制造。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工制造容易、生產(chǎn)和使用成本低、可靠性高、壽命長(zhǎng)、噪音低、機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率大于1等特點(diǎn)，可廣泛適用于生產(chǎn)、生活等各種場(chǎng)合，推廣實(shí)施后必將產(chǎn)生較大社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中I-I向剖視圖。
圖3是圖1中II-II向剖視圖。
圖4是圖1中III-III向剖面圖。
圖5是本發(fā)明另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是圖5中I-I向剖視圖。
圖7是圖5中II-II向剖視圖。
圖8是圖5中III-III向剖面圖。
圖9-14是描述本發(fā)明實(shí)施例1的工作原理的磁性弧面的面積、磁通變化、感應(yīng)電勢(shì)波形及退磁曲線圖。
圖中1第一永磁體，2心軸，3第一定子軛鐵，4框架軛鐵，5、7繞組，6中間軛鐵，8第二定子軛鐵，9第二永磁體，10轉(zhuǎn)軸，11端蓋，12機(jī)殼，13機(jī)座。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和給出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1參照?qǐng)D1、2、3、4，本實(shí)施例給出一個(gè)在心軸兩端各由一個(gè)永磁體構(gòu)成永磁體轉(zhuǎn)子，即由一對(duì)N、S磁性永磁體構(gòu)成永磁體轉(zhuǎn)子的單相永磁交流發(fā)電機(jī)。這種永磁交流發(fā)電機(jī)，由轉(zhuǎn)軸10、端蓋11、機(jī)殼12、機(jī)座13等構(gòu)成，在轉(zhuǎn)軸上連接有與轉(zhuǎn)軸同心的心軸2，在心軸的左端裝有1個(gè)徑向方向磁性的半圓周弧面的N磁性第一永磁體1，在心軸的右端與第一永磁體徑向錯(cuò)位方向上裝有1個(gè)相同弧面的與第一永磁體磁性相反的徑向方向磁性的S磁性第二永磁體9，轉(zhuǎn)軸與端蓋連接后構(gòu)成永磁體轉(zhuǎn)子。在轉(zhuǎn)子上永磁體總數(shù)為2個(gè)(k＝2)，每個(gè)永磁體的磁性弧面的弧長(zhǎng)l＝2πr/2＝πr，第一永磁體與第二永磁體錯(cuò)位布置的錯(cuò)位角度為α＝2π/2＝360/2＝180度。在第一永磁體外周對(duì)應(yīng)設(shè)置徑向單向?qū)Т诺呐c第一永磁體呈同心圓周二等分均勻布置的2個(gè)第一定子軛鐵3，即定子軛鐵3-1和定子軛鐵3-2，在第二永磁體外周對(duì)應(yīng)設(shè)置徑向單向?qū)Т诺呐c第二永磁體呈同心圓周二等分均勻布置的2個(gè)第二定子軛鐵8，即定子軛鐵8-1和定子軛鐵8-2。每個(gè)定子軛鐵的寬度與對(duì)應(yīng)的永磁體磁性弧面的寬度相同。第一定子軛鐵與第二定子軛鐵相對(duì)應(yīng)的每個(gè)定子軛鐵間連接固定有2個(gè)框架軛鐵4，在框架軛鐵的中部設(shè)有與框架軛鐵相連接的呈正方口字形閉合的中間軛鐵6，中間軛鐵將每個(gè)框架軛鐵工作磁路分成左4-1、4-2和右4-3、4-4兩部分，在中間軛鐵兩側(cè)的框架軛鐵上分別繞有4個(gè)同心式繞組5(5-1、5-2)、7(7-1、7-2)，各繞組可采用串聯(lián)方式，或并聯(lián)方式，或串并聯(lián)方式連接，框架軛鐵與機(jī)座固定連接后構(gòu)成定子。第一永磁體與第一定子軛鐵、第二永磁體與第二定子軛鐵之間形成定子與轉(zhuǎn)子之間的轉(zhuǎn)動(dòng)間隙δ。
本發(fā)明的單相永磁交流發(fā)電機(jī)當(dāng)轉(zhuǎn)子被拖動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，永磁體轉(zhuǎn)子上一端的N磁性第一永磁體和另一端的S磁性第二永磁體同步轉(zhuǎn)動(dòng)，各永磁體磁性弧面與各自對(duì)應(yīng)著的定子軛鐵的弧表面積發(fā)生變化，進(jìn)入對(duì)應(yīng)的定子軛鐵的磁通量隨之發(fā)生變化，同時(shí)使與其相連接的框架軛鐵中的磁通量發(fā)生變化。
現(xiàn)從圖1、2、3、4所示位置起，以框架軛鐵4(4-1、4-3)為例，說(shuō)明轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)后該框架軛鐵中磁通的變化情況。N磁性第一永磁體1的N磁性弧面產(chǎn)生的磁通ΦNmx(ΦNmx＝BNm·Smx，BNm為N磁性永磁體磁性弧面的磁通密度，Smx為永磁體磁性弧面與對(duì)應(yīng)的定子軛鐵的弧表面積)過(guò)間隙為Φδx(Φδx＝ΦNmx)，因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)間隙很小(δ＝0.2-0.5毫米)過(guò)間隙的漏磁通量影響可略去，磁通將全部進(jìn)入與之對(duì)應(yīng)的第一定子軛鐵3-1，有磁通Φmix(Φmix＝Φδx＝ΦNmx)。定子軛鐵是由徑向方向單向?qū)Т诺能洿挪牧?實(shí)施例中為定向冷軋矽鋼片)制成，沿圓周方向?qū)Т判圆睿又锌諝饣砜?，永磁體磁性弧面是單相磁性，沿定子軛鐵的圓周方向不形成磁路。通過(guò)其定子軛鐵的磁通Φmix幾乎全部導(dǎo)入相連接的左端框架軛鐵4-1。磁通Φmix經(jīng)中間軛鐵6進(jìn)入下端的框架軛鐵4-4、及相對(duì)應(yīng)的第二定子軛鐵8-2，經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)間隙δ后與對(duì)應(yīng)的S磁性第二永磁體9的S磁性弧面形成磁路，整體磁路經(jīng)心軸2閉合。此位置時(shí)的右端框架軛鐵4-3、與之相連接的定子軛鐵8-1，不與右端的S磁性第二永磁體的S磁性弧面相對(duì)應(yīng)，故框架軛鐵4-3中沒(méi)有磁通。
永磁體轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一周，框架軛鐵4中的磁通變化情況如下框架軛鐵左端4-1部分框架軛鐵4-1與定子軛鐵3-1相連接，定子軛鐵3-1的弧表面與之對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子N磁性永磁體1的N磁性弧面的面積變化是SNmxSNm→0→SNm框架軛鐵右端4-3部分框架軛鐵4-3與定子軛鐵8-1相連接，定子軛鐵8-1的弧表面與之對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子S磁性永磁體9的S磁性弧面的面積變化是Ssmx0→Ssm→0由于永磁體磁性弧面與對(duì)應(yīng)的定子軛鐵弧表面發(fā)生變化，使相連接的框架軛鐵中產(chǎn)生了脈動(dòng)的磁通量變化。
框架軛鐵左端4-1部分的磁通量變化是ΦmixΦNm→0→ΦNm，如圖10所示。
框架軛鐵右端4-3部分的磁通量變化是Φmix0→Φsm→0，如圖11所示。
本實(shí)施例中轉(zhuǎn)子永磁體的磁性弧面表面展開(kāi)為矩形，如圖9所示。
第一永磁體與第二永磁體尺寸參數(shù)相同，有Φm＝|ΦNm|＝|Φsm|，|Bsm|＝|BNm|＝Bm，Φm＝Bm·π·r·b，Φm為轉(zhuǎn)子永磁體磁性弧面的最大磁通量，Bm為轉(zhuǎn)子永磁體磁性弧面的工作磁通密度，r為轉(zhuǎn)子永磁體磁性弧面的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，b為轉(zhuǎn)子永磁體磁性弧面的有效寬度。
轉(zhuǎn)子被拖動(dòng)均勻轉(zhuǎn)動(dòng)，使與之對(duì)應(yīng)的定子軛鐵、框架軛鐵中磁通量的變化決定于轉(zhuǎn)子永磁體磁性弧面與之對(duì)應(yīng)的定子軛鐵的弧表面之間的面積變化ΔΦmix＝ΔSmx·Bm＝Δαx·r·b·Bm，ΔΦmix為定子軛鐵及相連接的框架軛鐵中的磁通量，Δαx為轉(zhuǎn)子永磁體磁性弧面與定子軛鐵弧表面相對(duì)時(shí)的圓心角。
轉(zhuǎn)子永磁體轉(zhuǎn)動(dòng)一周，框架軛鐵的左端部分4-1及框架軛鐵右端部分4-3與各自相對(duì)應(yīng)的定子軛鐵3-1、8-1的弧表面及與各自對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子永磁體1、9磁性弧面的轉(zhuǎn)角位置及大小變化而產(chǎn)生磁通脈動(dòng)變化一次，如圖10、圖11所示，脈動(dòng)變化的頻率等于轉(zhuǎn)子一端永磁體的個(gè)數(shù)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的乘積。
被中間軛鐵分成的框架軛鐵左端部分4-1和框架軛鐵右端部分4-3中的磁通量變化隨轉(zhuǎn)子永磁體磁性弧面與定子軛鐵弧表面對(duì)應(yīng)時(shí)的弧表面轉(zhuǎn)角變化是三角形的脈動(dòng)波，框架軛鐵左端部分4-1與框架軛鐵右端部分4-3的三角形脈動(dòng)磁通波相位相反，相位相差180°，如圖10、圖11所示。
繞在框架軛鐵左端部分4-1上的繞組5-1，由于框架軛鐵中的磁通有三角形變率的脈動(dòng)變化而感生電勢(shì)，感生的電勢(shì)是交變對(duì)稱的矩形波，如圖12所示。
em=NdΦmdt=NΔΦmΔt,]]>ΔΦm＝Bm·π·r·b，Δt=1k·n(k=2),]]>n為轉(zhuǎn)子永磁體磁性弧面的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率(轉(zhuǎn)/秒)，em為一個(gè)框架軛鐵繞組感生的電勢(shì)。
框架軛鐵右端部分4-3中的三角形脈動(dòng)變化的磁通在其繞組7-1所感生的電勢(shì)同樣是交變對(duì)稱的矩形波，但與繞組5-1中的交變電勢(shì)相位相反，相位相差180°，如圖13所示。
在框架軛鐵繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)的波形，決定于轉(zhuǎn)子永磁體磁性弧面的形狀及磁通密度的均勻度。若磁密均勻的磁性弧面表面展開(kāi)形狀為矩形時(shí)，繞組中產(chǎn)生的電勢(shì)波形為交變對(duì)稱的矩形波；若磁性弧面表面展開(kāi)形狀為圓形時(shí)，則繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)波形為交變對(duì)稱的正弦波。三個(gè)相同的單相正弦波電勢(shì)相位差120°時(shí)，可組成三相正弦波交流電源的永磁三相交流發(fā)電機(jī)。
框架軛鐵上的繞組(本實(shí)施例中框架軛鐵左端有2個(gè)繞組5-1、5-2，框架軛鐵右端有2個(gè)繞組7-1、7-2，共4個(gè)繞組)的電勢(shì)外輸出時(shí)可串聯(lián)連接，可并聯(lián)連接，也可串并聯(lián)連接。
框架軛鐵上的繞組全串聯(lián)輸出時(shí)emax＝4em，imax＝i；框架軛鐵上的繞組全并聯(lián)輸出時(shí)emax＝em，imax＝4i；em為一個(gè)繞組的電勢(shì)，i為一個(gè)繞組的電流。
框架軛鐵繞組接負(fù)載后有電流產(chǎn)生，有交流電功率輸出，每個(gè)繞組的電功率為Pm＝em·i周期性交變的電功率用有效值表示Pc＝Pm/a＝em/a·i＝1/a·Φm·k·n·N·i對(duì)于矩形波電勢(shì)a＝1，對(duì)于正形波電勢(shì)a=2]]>N·i反映的是框架軛鐵繞組在有負(fù)載輸出電流i時(shí)，產(chǎn)生的磁勢(shì)?？蛰d時(shí)i＝0∑N·i＝0，拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的外施拖動(dòng)功率，只耗用于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械摩擦阻力。磁勢(shì)∑N·i對(duì)永磁體轉(zhuǎn)子磁性弧表面沒(méi)有干涉作用。由于轉(zhuǎn)子永磁體磁性弧面與定子軛鐵弧面對(duì)應(yīng)的是單相磁性，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生渦流阻力矩。轉(zhuǎn)子永磁體磁性弧面在氣隙中的與定子軛鐵間的磁力線呈徑向方向，轉(zhuǎn)子永磁體磁性弧面與定子軛鐵弧面是同心圓周，轉(zhuǎn)子磁性弧面像在一個(gè)連續(xù)的鐵平臺(tái)上保持不變的氣隙距離δ在運(yùn)動(dòng)，不產(chǎn)生沿圓周方向的切向磁力，只有沿徑向方向的吸合磁力(與永磁體磁性弧面的磁性N或S無(wú)關(guān))，因此沒(méi)有轉(zhuǎn)子沿圓周方向轉(zhuǎn)動(dòng)的磁阻力矩。
當(dāng)繞組接負(fù)載后，有輸出電流i時(shí)(i≠0)，由于框架軛鐵左端部分的繞組5-1的磁勢(shì)N·i與框架軛鐵右端部分的繞組7-1的磁勢(shì)N·i相等，相位相反，左、右端繞組的磁勢(shì)所構(gòu)成對(duì)轉(zhuǎn)子左、右端永磁體磁性弧面的作用疊加后相抵消，∑N·i≈0。
在本實(shí)施例中轉(zhuǎn)子永磁體用Nd-Fe-B(N35SH)永磁材料制造，它的退磁曲線近于矩形，見(jiàn)圖14。
N35SH退磁曲線Hk＝15.6K0e，Bk＝11KG，Br＝11.8KG，Hcb＝10.6K0e，(HB)m＝33-37MG0e，μrec＝1.05。
轉(zhuǎn)子永磁體在負(fù)載線上點(diǎn)工作，工作點(diǎn)上的磁路磁通密度最佳Bm＞9000G(實(shí)際是保證氣隙磁密Bδ＞9000G)以保證框架軛鐵繞組工作電勢(shì)、電流輸出的穩(wěn)定，為此轉(zhuǎn)子永磁體要有足夠的厚度，以穩(wěn)定磁路所需要的磁勢(shì)，滿足磁路有足夠的工作磁通量(Bm＞9000G)。
從上述分析可以看出，本發(fā)明的永磁交流發(fā)電機(jī)，有以下幾個(gè)特點(diǎn)1、由于永磁體轉(zhuǎn)動(dòng)，使定子軛鐵、框架軛鐵中產(chǎn)生周期性脈動(dòng)的磁通變化，在框架軛鐵繞組中感應(yīng)產(chǎn)生了交變電勢(shì)、電流而有電功率。在框架軛鐵繞組無(wú)負(fù)載(i＝0，N·i＝0)與有負(fù)載(i≠0，∑N·i≈0)時(shí)相比，轉(zhuǎn)子永磁體磁性弧面與定子軛鐵弧表面對(duì)應(yīng)的間隙中磁通密度(Bδ)變化及分布狀況比較接近，總磁路磁阻運(yùn)行中不變。在框架軛鐵繞組有負(fù)載輸出與無(wú)負(fù)載時(shí)的工況相比，對(duì)其拖動(dòng)永磁體轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的拖動(dòng)功率增變之間沒(méi)有守衡算式。
2、轉(zhuǎn)子磁性弧面與定子軛鐵弧表面是光滑的同心圓周表面，構(gòu)成的是呈圓周的均勻氣隙間隙，其氣隙磁場(chǎng)(Hδ或Bδ)中的磁力線總是沿半徑方向，即轉(zhuǎn)子磁性弧面與定子軛鐵弧表面的磁力線總是沿其圓周表面的法線方向，產(chǎn)生的磁力均是沿半徑方向的吸引力，而與轉(zhuǎn)子磁性弧面的磁性N或S無(wú)關(guān)，因此沒(méi)有圓周切向磁力的產(chǎn)生。
3、本發(fā)明的永磁交流發(fā)電機(jī)，充分發(fā)揮了永磁體對(duì)外作功的能力和效率，發(fā)電機(jī)的輸出功率比用于拖動(dòng)發(fā)電機(jī)工作的機(jī)械功率要大，其機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率大于1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)。
實(shí)施例2參照?qǐng)D5、6、7、8，這是一種由2對(duì)永磁體組成的永磁交流發(fā)電機(jī)，由轉(zhuǎn)軸10、端蓋11、機(jī)殼12、機(jī)座13等構(gòu)成，在轉(zhuǎn)軸上連接有與轉(zhuǎn)軸同心的心軸2，在心軸的左端裝有2個(gè)相同弧面、相同磁性徑向相對(duì)布置的N磁性第一永磁體1組成的N磁性第一永磁體組1-1、1-2，在心軸的右端與第一永磁體組徑向垂直方向上裝有2個(gè)相同弧面、相同磁性徑向相對(duì)布置的與第一永磁體磁性相反的S磁性第二永磁體9組成的S磁性第二永磁體組9-1、9-2，轉(zhuǎn)軸與端蓋連接后構(gòu)成永磁體轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子上的永磁體總數(shù)為4個(gè)(k＝4)，每個(gè)永磁體的磁性弧面的弧長(zhǎng)l＝2πr/4＝πr/2，第一永磁體組中的永磁體與第二永磁體組中的永磁體錯(cuò)位布置的錯(cuò)位角度為α＝2π/4＝360/4＝90度。在第一永磁體組外周對(duì)應(yīng)設(shè)置單向?qū)Т诺呐c第一永磁體組呈同心圓周四等分均勻布置的4個(gè)第一定子軛鐵3組成的第一定子軛鐵組3-1、3-2、3-3、3-4，在第二永磁體外周對(duì)應(yīng)設(shè)置單向?qū)Т诺呐c第二永磁體組呈同心圓周四等分均勻布置的4個(gè)第二定子軛鐵8組成的第二定子軛鐵組8-1、8-2、8-3、8-4。每個(gè)定子軛鐵的寬度與每個(gè)永磁體磁性弧面的寬度相同。第一定子軛鐵組與第二定子軛鐵組相對(duì)應(yīng)的每個(gè)定子軛鐵間連接固定有4個(gè)框架軛鐵4(4-1、4-2、4-3、4-4)，在框架軛鐵的中部設(shè)有與框架軛鐵相連接的呈正方口字形閉合的中間軛鐵6，中間軛鐵將每個(gè)框架軛鐵工作磁路分成左、右兩個(gè)部分，在中間軛鐵兩側(cè)的框架軛鐵上分別繞有共8個(gè)同心式繞組5(5-1、5-2、5-3、5-4)、7(7-1、7-2、7-3、7-4)，各繞組可采用串聯(lián)方式，或并聯(lián)方式，或串并聯(lián)方式連接，框架軛鐵與機(jī)座固定連接后構(gòu)成定子。第一永磁體組與第一定子軛鐵組、第二永磁體組與第二定子軛鐵組之間形成定子與轉(zhuǎn)子之間的轉(zhuǎn)動(dòng)間隙δ，與實(shí)施例1相同原理當(dāng)轉(zhuǎn)子被拖動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，永磁體轉(zhuǎn)子上一端的N磁性第一永磁體組和另一端的S磁性第二永磁體組同步轉(zhuǎn)動(dòng)，各永磁體的磁性弧面與各自對(duì)應(yīng)著的定子軛鐵的弧表面積發(fā)生變化，在定子軛鐵、框架軛鐵中產(chǎn)生變化磁通，從而在對(duì)應(yīng)的繞組中產(chǎn)生交變電勢(shì)，繞組連接后輸出交流電功率。
本發(fā)明發(fā)明人按實(shí)施例1實(shí)施一臺(tái)永磁交流發(fā)電機(jī)，主要部件的參數(shù)為轉(zhuǎn)子永磁體選用N35SH型Nd-Fe-B高矯頑力永磁材料，永磁體弧面轉(zhuǎn)動(dòng)半徑r＝50毫米，永磁體磁性弧面弧長(zhǎng)l＝157毫米、寬度b＝54毫米，永磁體厚15毫米；定子軛鐵選用定向冷軋矽鋼片，框架軛鐵、中間軛鐵選用普通熱軋矽鋼片，定子軛鐵軸向方向?qū)?4毫米，弧長(zhǎng)方向?qū)?00毫米，總寬120毫米；框架軛鐵長(zhǎng)400毫米、寬120毫米、高40毫米；繞組選用線徑d＝1.6毫米銅線繞制，每組匝數(shù)N＝100匝，共400匝。
經(jīng)內(nèi)部實(shí)測(cè)該永磁交流發(fā)電機(jī)，外施拖動(dòng)功率N＝0.84-1.2KW，轉(zhuǎn)速46轉(zhuǎn)/秒；永磁交流發(fā)電機(jī)輸出電壓320-240伏，輸出電流5-8安培，輸出功率＝1.6-1.92KW，機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率η＝1.9-1.6。
權(quán)利要求
1.一種永磁交流發(fā)電機(jī)，由轉(zhuǎn)軸、端蓋、機(jī)殼、機(jī)座等構(gòu)成，其特征在于在轉(zhuǎn)軸上連接有與轉(zhuǎn)軸同心的心軸，在心軸的一端裝有徑向方向磁性的第一永磁體，在心軸的另一端裝有與第一永磁體徑向方向錯(cuò)位的磁性相反的徑向方向磁性的第二永磁體，轉(zhuǎn)軸與端蓋轉(zhuǎn)動(dòng)連接后構(gòu)成永磁體轉(zhuǎn)子；在第一永磁體外周設(shè)置單向?qū)Т诺呐c第一永磁體同心圓周分布的第一定子軛鐵，在第二永磁體外周設(shè)置單向?qū)Т诺呐c第二永磁體同心圓周分布的并與第一定子軛鐵相對(duì)應(yīng)的第二定子軛鐵，在第一定子軛鐵與第二定子軛鐵間連接固定有框架軛鐵，在框架軛鐵的中部設(shè)有與框架軛鐵相連接的中間軛鐵，在中間軛鐵兩側(cè)的框架軛鐵上分別裝有繞組，框架軛鐵與機(jī)座固定連接后構(gòu)成定子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁交流發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的第一永磁體可以是由至少一個(gè)相同弧面、相同磁性的永磁體組成的第一永磁體組，所述的第二永磁體可以是由與第一永磁體組相同個(gè)數(shù)、相同弧面、相同參數(shù)磁性相反的永磁體組成的第二永磁體組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁交流發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的第一永磁體組中的永磁體和第二永磁體組中的永磁體沿等圓周等分均勻布置，每個(gè)永磁體磁性弧面的最佳弧長(zhǎng)是第一永磁體組與第二永磁體組中永磁體個(gè)數(shù)相加后的永磁體總數(shù)等分圓周的弧長(zhǎng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁交流發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的第一永磁體組中的永磁體分別與第二永磁體組中的永磁體徑向相對(duì)錯(cuò)位布置，錯(cuò)位布置的最佳錯(cuò)位角度是永磁體總數(shù)等分圓周的圓心角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁交流發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的永磁體沿圓周方向展開(kāi)形狀可為矩形、圓形或其它異形，每個(gè)永磁體可以拼合組成也可以不拼合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁交流發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的第一定子軛鐵的個(gè)數(shù)是第一永磁體個(gè)數(shù)的倍數(shù)個(gè)并沿等分圓周均勻布置組成第一定子軛鐵組，所述的第二定子軛鐵的個(gè)數(shù)是第二永磁體個(gè)數(shù)的倍數(shù)個(gè)并沿等分圓周均勻布置組成第二定子軛鐵組，第一定子軛鐵組中的定子軛鐵個(gè)數(shù)與第二定子軛鐵組中的定子軛鐵個(gè)數(shù)相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁交流發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的定子軛鐵的寬度與永磁體磁性弧面的寬度相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁交流發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的中間軛鐵由分別與框架軛鐵相連接的軛鐵閉合后組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁交流發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的各繞組可串聯(lián)連接，并聯(lián)連接，也可串并聯(lián)連接。
全文摘要
永磁交流發(fā)電機(jī)屬發(fā)電機(jī)領(lǐng)域。本發(fā)明的永磁交流發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)是在轉(zhuǎn)子的一端裝有徑向方向磁性的第一永磁體，在轉(zhuǎn)子的另一端裝有徑向方向錯(cuò)位的磁性相反的徑向方向磁性的第二永磁體。在永磁體轉(zhuǎn)子的外周設(shè)置單向?qū)Т诺呐c永磁體同心圓周分布的定子軛鐵，在定子軛鐵間連接固定有框架軛鐵，在框架軛鐵的中部設(shè)有與框架軛鐵相連接的中間軛鐵，在中間軛鐵兩側(cè)的框架軛鐵上分別裝有繞組。這種永磁交流發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工制造容易、生產(chǎn)和使用成本低、可靠性高、壽命長(zhǎng)、噪音低、機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率大于1等特點(diǎn)，可廣泛適用于生產(chǎn)、生活等各種場(chǎng)合，推廣實(shí)施后必將產(chǎn)生較大社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)H02K21/12GK1848611SQ20051001673
公開(kāi)日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2005年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月17日
發(fā)明者朱士華, 張利斌 申請(qǐng)人:朱士華, 張利斌